Saldatura in gas di protezione: modalità, tecnologia, applicazione, GOST

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le tecnologie per l'implementazione delle operazioni di saldatura in relazione ai pezzi metallici consentono oggi di raggiungere un elevato livello di organizzazione del processo in termini di sicurezza, ergonomia e funzionalità. Ciò è dimostrato dalla diffusione di apparecchiature semiautomatiche e robotizzate per l'esecuzione dei principali passaggi tecnologici nella giunzione termica dei pezzi. Parallelamente, crescono anche i requisiti per la qualità delle cuciture. In questa direzione il maggior successo si può ottenere con la saldatura in gas di protezione, che prevede la possibilità di isolare l'area di lavoro dagli effetti negativi dell'aria atmosferica.

L'essenza della tecnologia

Il processo di saldatura in un ambiente con gas inerte è un derivato della combinazione di diversi metodi di azione termica sui metalli con la possibilità di collegamento strutturale dei pezzi. Innanzitutto, questo metodo si basa sul metodo di saldatura ad arco, che di per sé fornisce un controllo ottimale su elettrodi e superfici di parti target con strutture. In questo formato, l'utente può occupare qualsiasi spazioposizioni utilizzando attrezzature mobili e compatte. Tutto ciò riguarda l'ergonomia organizzativa dell'evento di lavoro e l'essenza dei processi elettrochimici di saldatura nel gas di protezione è rivelata dalle specificità dell'ambiente in cui viene eseguita l'operazione. Per cominciare, è necessario sottolineare l'importanza di proteggere il bagno di saldatura dagli effetti negativi dell'aria atmosferica. Il contatto diretto della billetta fusa con l'ossigeno porta alla formazione di scorie sulla superficie, all'ossidazione del rivestimento e alla lega incontrollata della struttura metallica. Di conseguenza, per escludere tali effetti, vengono utilizzati isolanti speciali: rivestimenti, materiali sfusi come flusso e gas, che vengono introdotti nell'area di lavoro con attrezzature speciali. L'ultimo metodo di protezione determina le caratteristiche del metodo di saldatura considerato.

Regole generali per la saldatura secondo GOST 14771-76

Secondo il GOST specificato, questo metodo di saldatura può essere utilizzato per eseguire cuciture su un lato e su due lati utilizzando giunti di testa, angolo, a T e sovrapposti. Per quanto riguarda i parametri principali del processo, includono i seguenti:

• Spessore delle parti - gamma da 0,5 a 120 mm.
• Errore consentito durante la saldatura di parti con uno spessore di 12 mm - da 2 a 5 mm.
• L'inclinazione della superficie di giunzione è consentita solo se è assicurata una transizione graduale da un pezzo all' altro.
• Quando si saldano parti con una differenza significativa di spessore, viene eseguita preliminarmente uno smusso nella direzione da un pezzo più grande a uno piccolo.
• Concavità e convessità delle saldature d'angolo secondole tolleranze di GOST 14771-76 non devono essere superiori al 30% della gamba dell'angolo in formazione, ma allo stesso tempo rientrano entro 3 mm.
• L'entità dell'offset consentito dei bordi prima della saldatura l'uno rispetto all' altro dipende dallo spessore delle parti. Ad esempio, nel caso di elementi fino a 4 mm di spessore, questa cifra è di circa 0,8-1 mm, e se parliamo di spazi vuoti da 100 mm, la distanza di offset dovrà rientrare in 6 mm.

Gas per saldatura usati

Dal punto di vista della saldatura, tutti i mezzi gassosi si dividono in inerti e attivi. Poiché il compito principale della miscela di gas è la funzione isolante, i più preziosi sono i mezzi che non influiscono sul metallo in lavorazione. Tali miscele includono sostanze monoatomiche inerti come elio e argon. Sebbene, secondo GOST, la saldatura nei gas di protezione debba essere eseguita in un ambiente con anidride carbonica e siano consentite anche combinazioni con miscele di ossigeno. Per quanto riguarda i gas attivi, possono intaccare il metallo sia allo stato fuso che allo stato solido. La presenza di gas nella struttura molecolare di un metallo è generalmente considerata indesiderabile, ma ci sono eccezioni dovute alle specificità di tali combinazioni in condizioni diverse.

La natura dell'influenza dell'ambiente gassoso sul metallo

Immediatamente vale la pena sottolineare gli effetti negativi del gas durante la saldatura ad arco sui pezzi. Durante il raffreddamento e il forte riscaldamento, le sostanze gassose disciolte nella struttura molecolare possono causare la formazione di pori, che logicamente si riduconoproprietà di resistenza del prodotto. D' altra parte, gli atomi di idrogeno e ossigeno possono essere utili nelle future operazioni di doping. E questo per non parlare dell'utilità del gas di protezione attivo nella saldatura di leghe e acciai austenitici, difficili da fondere se si utilizzano miscele isolanti inerti. Di conseguenza, il problema per i tecnologi non è piuttosto nella scelta della giusta miscela di gas, ma nel creare condizioni che possano minimizzare gli effetti dannosi del gas attivo sul bagno di saldatura e allo stesso tempo preservare gli effetti positivi della solubilità.

Tecnica del processo di saldatura

Una sorgente di corrente elettrica viene fornita al pezzo in lavorazione e all'elettrodo, che verrà successivamente utilizzata per creare e mantenere l'arco di saldatura. Dal momento dell'accensione dell'arco, l'operatore deve mantenere la distanza ottimale tra l'elettrodo e il bagno di saldatura formato, tenendo conto degli indicatori di temperatura e dell'area coperta dagli effetti termici. Parallelamente, il gas viene fornito all'area di lavoro utilizzando un bruciatore da una bombola collegata. L'isolamento del gas è formato attorno all'arco. L'intensità della formazione della cucitura dipenderà dalla configurazione della posizione dei bordi e dallo spessore dei prodotti. Di norma, la proporzione del metallo di base nella struttura di saldatura, che si forma durante la saldatura in un gas di protezione, è del 15-35%. La profondità dell'area di lavoro in questo caso può raggiungere i 7 mm e gli indicatori della sua lunghezza e larghezza - da 10 a 30 mm.

Attrezzature per saldatura a gas

Un set di dispositivi per questotipo di operazioni dipende dalle modalità e dal formato di produzione della saldatura. La base tecnica è formata direttamente da dispositivi semiautomatici, teste di saldatura sospese, generatori, raddrizzatori e complessi moduli automatici con portaelettrodi, che salvano al massimo l'operatore dall'esecuzione di manipolazioni tipiche. L'enfasi oggi è sulla saldatura meccanizzata nel gas di protezione, la cui infrastruttura è formata anche da una linea del gas, bruciatori, dispositivi per un comodo posizionamento delle apparecchiature in diverse posizioni, ecc. I posti speciali sono organizzati nelle grandi industrie con il set necessario di tecnici attrezzature per la saldatura. Al contrario, un formato ottimizzato per svolgere tali compiti a casa richiede l'uso solo di un inverter compatto con convertitori e una bombola del gas con apparecchiature di controllo del flusso.

Accessori

Mezzi e dispositivi tecnici aggiuntivi eseguono principalmente la comunicazione tra le apparecchiature principali e consentono anche di risolvere compiti secondari che non sono direttamente correlati alla saldatura. Questi dispositivi includono:

• Infrastruttura delle bombole del gas, che include bobine, riduttori, riscaldatori, involucri, ecc.
• Utensile di pulizia e separatori progettati per rimuovere i prodotti della combustione nell'area di lavoro. Ciò è particolarmente vero per le operazioni di saldatura in gas di protezione con un elettrodo non consumabile, il cui fuso non è direttamente incluso nella struttura del prodotto. Sia durante che dopo l'operazionePotrebbe essere necessaria la levigatura delle giunture.
• Asciugatrice. Elimina e regola l'umidità contenuta nell'anidride carbonica. Una specie di essiccante che funziona ad alta o bassa pressione.
• Dispositivi di filtraggio. Pulisce i flussi di gas dai solidi indesiderati, garantendo anche una saldatura pulita.
• Apparecchi di misurazione. Tipicamente, i manometri vengono utilizzati per tenere traccia degli indicatori della stessa pressione e dei misuratori di portata del gas.

Modalità di saldatura e relativi parametri

Gli approcci all'organizzazione del processo di saldatura in questo caso differiscono in base a diversi criteri, che in definitiva ci consentono di parlare dell'allocazione di diverse modalità operative. Ad esempio, i metodi differiscono in base al principio dell'esecuzione tecnica dell'attività: manuale, semiautomatica e automatica. In un calcolo più dettagliato delle modalità di saldatura nei gas di protezione, vengono presi in considerazione i seguenti parametri:

• Corrente - gamma da 30 a 550 A. Di norma, la maggior parte delle operazioni tipiche richiede il collegamento di sorgenti di 80-120 A.
• Spessore elettrodo - da 4 a 12 mm.
• Tensione: da 20 a 100 W in media.
• Velocità di saldatura - da 30 a 60 m/h.
• Consumo di miscela di gas - da 7 a 12 l/min.

La scelta di indicatori specifici dipende in gran parte dal tipo di metallo, dallo spessore del pezzo, dalle condizioni dell'operazione e dai requisiti per il giunto formato.

Saldatura manuale

Il ruolo chiave nel processo è giocato dall'abilità dell'operatore e dalle caratteristiche dell'elettrodo. Quasi tutti saldatoritiene sotto controllo il processo, orientando l'arco rispetto al piano di lavoro e monitorando i parametri dell'erogazione della miscela di gas dalla bombola. In termini di prestazioni, verranno in primo piano la densità e la forza di corrente, nonché la lunghezza del percorso di saldatura. Nella saldatura manuale con gas di protezione, vengono spesso eseguite più passate, soprattutto se si lavora un pezzo spesso. In altri casi, un aumento del numero di passate è associato alla necessità di correggere la saldatura, modificarne la lunghezza e le caratteristiche della superficie.

Saldatura semiautomatica

Oggi, questa è la modalità di saldatura più popolare in un ambiente protettivo. La principale differenza tra questo metodo e quello manuale è la presenza di elementi di meccanizzazione con raddrizzatori e la possibilità di alimentazione automatica del filo da apposita bobina. Con la saldatura semiautomatica in gas di protezione l'operatore non ha bisogno di essere interrotto per il cambio dei materiali di consumo, ma la tecnica di interazione dell'arco con la superficie del pezzo resta a cura dell'utilizzatore. L'operatore controlla il processo di formazione del giunto di saldatura, correggendo i parametri correnti, modificando l'angolo di inclinazione, ecc.

Saldatura automatica

Processo di saldatura completamente meccanizzato, in cui l'utente può influenzare solo indirettamente i parametri di fornitura di materiali di consumo, miscela di gas e flusso di polvere. Tecnicamente, l'operazione è fornita da stazioni multifunzionali e piattaforme con apparecchiature robotizzate. Su moderni impianti di produzione altamente specializzati per la saldatura automatica in gas di protezioneviene utilizzato il cosiddetto trattore, il cui design prevede tutte le unità funzionali necessarie. Si tratta di una macchina mobile che si muove durante il processo di saldatura lungo la linea di formazione del cordone e allo stesso tempo guida la miscela protettiva nella zona di saldatura. Un componente obbligatorio di tali moduli è l'unità di controllo, che inizialmente contiene un insieme di algoritmi con azioni per ciascun organo esecutivo.

Conclusione

L'uso di metodi per proteggere il bagno di saldatura dall'ossigeno consente, se non eliminando completamente, di ridurre al minimo i difetti caratteristici nella formazione del cordone. Questo vale per mancanza di penetrazione, crepe, ustioni, cedimenti e altri difetti che possono verificarsi a causa del contatto della superficie fusa del pezzo con l'aria aperta. I vantaggi della saldatura nei gas di protezione rispetto alla tecnica di utilizzo del flusso includono l'assenza della necessità di rimuovere i fanghi nell'area di lavoro. Allo stesso tempo, vengono preservate altre qualità positive del processo, come la possibilità di osservazione visiva della qualità del composto formato. Se parliamo delle carenze del metodo, i suoi fattori negativi sono la radiazione termica e luminosa dell'arco, che richiede la previsione di misure speciali per la protezione individuale del saldatore.