Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами EWM - часть 17

 

 

10 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

силу  тока  и  низкое  напряжение.  После 
трансформатора  возникает  прямоугольный 

переменный ток, который после этого ещe раз 
выпрямляется.  Благодаря  высокой  тактовой 

частоте  масса  трансформатора  может  быть 
очень 

маленькой. 

Она 

зависит 

непосредственно  от  частоты  преобразуемого 
тока.  Поэтому  есть  возможность  изготовлять 

источники 

тока 

небольшой 

массы. 

Современные  аппараты  для  сварки  ВИГ  с 

напряжением 260 A/20,4 В весят всего 24,5 кг – 
Рис. 14. 
Предыдущее 

касалось 

силового 

блока 

источников тока. 
У  электронных  источников  тока  многие 
функции, 

для 

выполнения 

которых 

традиционные  источники  тока  требуют  такие 
компоненты,  как  резисторы,  дроссели  и 

конденсаторы,  выполняются  при  помощи 
электронного  устройства  управления.  Поэтому 

устройство управления источником тока так же 
важно,  как  и  его  силовой  блок.  Регулировка 

тока,  например,  у  импульсных  источников 

происходит путeм изменения отношения между 
временем  включения  и  выключения  тока.  Для 

изменения 

силы 

тока 

можно 

также 

использовать изменение тактовой частоты. Для 

производства  импульсного  тока  устройством 
управления  циклично  изменяется  отношение 

времени  включения/выключения.  Подобным 
образом  осуществляется  нарастание / спад 

тока. 
Благодаря 

современной 

технике 

стало 

возможным 

использование 

регулируемых 

источников  тока,  так  необходимых  для 

сварочных  процессов.  Контрольный  прибор 
измеряет  сварочный  ток  и  сварочное 

напряжение  и  сравнивает  с  установленными 
значениями.  Если  установленные  параметры 

сварки 

изменяются, 

например, 

из-за 

нежелательного  сопротивления  в  сварочной 

цепи,  то  устройство  управления  выполняет 
соответствующую регулировку. Это происходит 
очень  быстро,  в 

μs-диапазоне.  Подобным 

образом можно ограничить короткое замыкание 
и повысить cos 

ϕ. Повышение КПД и снижение 

потери  при  холостом  ходе  инверторных 

источников  тока  происходит  уже  благодаря 
уменьшению массы трансформатора. 
Источники  сварочного  тока  могут  иметь 
следующие  характеристики:  горизонтальную 

(стабильного  напряжения),  слегка  спадающую 
или  вертикально  спадающую  в  рабочей  зоне 

(стабильного тока) – Рис. 17. 

 

Рис. 14 TRITON 260 DC, сварочный инверторный 

аппарат для сварки ВИГ 

 

Ïîñòîÿííûé

âûïðÿìèòåëü (äèîä)

Ïîñòîÿííûé

âûïðÿìèòåëü (äèîä)

Ïåðåìåííûé

âûïðÿìèòåëü (òðàíçèñòîð)

Òðàíñôîðìàòîð

Äðîññåëü

Ñåòü

 

Рис. 16 Блок-схема инвертора 3-го поколения, 

тактовая частота до 100 кГц 

Рис. 15 TRITON 220 DC, сварочный инверторный 

аппарат для сварки ВИГ 

 

 

11 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

6

 

6.1

 

6.2

 

У  многих  современных  источников  тока  легко 

изменяется 

характеристическая 

кривая, 

благодаря  чему  они  могут  использоваться  во 

многих 

процессах 

(мультипроцессорные 

аппараты).  Инверторные  источники  тока  для 

сварки ВИГ имеют характеристику стабильного 
тока  (Рис. 17,c),  то  есть  в  рабочей  зоне 

статическая 

характеристика 

вертикально 

спадает.  Это  означает,  что  при  изменении 

длины  дуги,  чего  не  всегда  удается  избежать 
при  ручной  сварке,  изменяется  только 

напряжение,  а  не  сила  тока.  Благодаря  этому 
обеспечивается 

достаточный 

провар 

и 

постоянная  мощность  плавления.  Такие  же 
характеристики  можно  применить  и  к  ручной 

дуговой 

сварке. 

Если 

источник 

тока 

используется  для  сварки  МИГ/МАГ,  то  при 

переключении  на  этот  процесс  настраивается 
характеристика  стабильного  напряжения  (Рис. 

17 ,a). 
Многие  инверторные  источники  являются 

программируемыми,  что  необходимо  при 
механизированной 

сварке, 

например, 

орбитальной 

сварке 

ВИГ 

или 

при 

использовании роботов. 

Выполнение сварки 

Сварщик,  выполняющий  сварку  ВИГ,  кроме 
теоретических  знаний,  должен  иметь  также 

практические  навыки.  Их  можно  получить  на 
курсах  по  сварке,  которые,  к  примеру, 

организовывает Schweißen und verwandte Ver-
fahren e.V. (Немецкий  союз  по  сварочным  и 

близким  к  ним  процессам)  в  собственных 

помещениях и учебных заведениях. 

Выбор присадки для сварки 
Присадка для сварки ВИГ имеет форму прутка, 
а  при  полностью  механизированной  сварке 

вводится  в  виде  проволоки  механизмом 
подачи. 
Как 

правило, 

выбирается 

родственная 

основному материалу присадка для сварки. Но 

иногда  в  металлургии  необходимо,  чтобы 
присадка 

по 

некоторым 

легирующим 

элементам  слегка  отличалась  от  основного 
материала.  Это  касается,  например,  углерода, 

содержание 

которого 

в 

целях 

трещиностойкости  должно  быть  как  можно 

меньше.  В  таких  случаях  говорят  об 
уподоблeнных 

основному 

материалу 

присадках.  Бывают  также  случаи,  когда 
необходимы чужеродные основному материалу 

присадки. 

Например, 

при 

сварке 

трудносвариваемых  углеродистых  сталей,  где 

применяются  аустенитные  присадки,  а  иногда 
даже никелевые сплавы.  
Диаметр  присадки  для  сварки  зависит  от 
сварочного 

задания. 

Он 

определяется 

толщиной  материала,  а  также  диаметром 
вольфрамового электрода, Таблица 3 содержит 

диаметры 

электродов, 

газовых 

сопл, 

присадочных прутков, соответствующих разной 

толщине листа.  
Длина  сварочного  прутка,  как  правило, 

составляет 1000 мм.  Сварочные  прутки 
поставляются  в  связках  и  для  того,  чтобы 

избежать  путаницы,  на  каждом  из  них  должны 
быть  либо  характеристика  согласно DIN, либо 

торговое обозначение. 

Настройка расхода защитного газа 
Расход  защитного  газа  настраивается  как 
объемный  расход  в  л/мин.  Он  определяется 

размером  сварочной  ванны,  а  значит 
диаметром  электрода,  диаметром  газового 

сопла,  расстоянием  от  сопла  до  поверхности 
основного материала, окружающим воздушным 

потоком  и  видом  защитного  газа – см.  раздел 
«Защитные  газы».  Эмпирическое  правило 

гласит,  что  при  использовании  в  качестве 
защитного  газа  аргона  и  наиболее  частых 

диаметрах вольфрамовых электродов от 1 до 4 
мм необходимо подавать 5-10 л защитного газа 

в минуту. 
Измерение  расхода  производится  косвенным 

методом  при  помощи  манометра,  который 
измеряет давление перед встроенным соплом. 

Íàïðÿæåíèå

U

(Â)

Ñèëà òîêà I (À)

 

Рис. 17 Статические характеристики источников 

сварочного тока 

 

и 

поплавкового 

указателя 

непосредственно  в  текущем  в  горелку  газовом 
потоке –Рис. 18.   

Очистка поверхности изделия 

© 2002 EWM HIGHTEC WELDING GmbH

 

Dr. Günter-Henle-Str. 8  D-56271 Mündersbach/Ww., Germany

 

www.ewm.de 

 

12 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

6.3

 

6.4

 

Для  хорошего  результата  сварки  важно  перед 
началом  сварки  основательно  очистить  бока 

кромок  и  поверхность  изделия  в  области 
применения сварки. Поверхности должны быть 

отполированы  и  свободны  от  жира,  грязи  и 
краски.  Также  по  возможности  необходимо 

удалить  слой  окалины.  Для  этого  часто 
достаточно  обработать  поверхность  щeткой.  В 

тех  местах,  где  этого  не  достаточно, 
необходимо  отшлифовать  или  механически 

обработать 

поверхность. 

Для 

коррозионностойких 

материалов 

можно 

применять  только  щeтки  из  нержавеющей 
стали, иначе может возникнуть налeт ржавчины 

от  стальных  частичек,  попадающих  на 
поверхность. 

Для 

алюминия 

из-за 

возникновения  пор  особенно  важно,  чтобы  на 
поверхности  не  осталось  толстых  оксидных 

плeнок.  Об  этом  пойдет  речь  далее.  Для 
очистки  и  обезжиривания  применяются 

соответствующие  растворители.  Внимание! 
При 

применении 

хлоросодержащих 

растворителей 

существует 

опасность 

образования ядовитых паров. 

Зажигание электрической дуги 

Электрическая  дуга  никогда  не  должна 

зажигаться  за  пределами  стыка  на  основном 
материале,  она  должна  зажигаться  так,  чтобы 

место  зажигания  нeпосредственно  вслед  за 
этим  снова  расплавлялось  при  сварке.  В 

начале сварки раскалeнный основной материал 
очень  быстро  охлаждается  в  месте  зажигания 

за  счeт  большой  массы  холодного  материала. 
Последствиями  такого  скорого  охлаждения 

могут  стать  затвердения,  возможно  с 
трещинами,  и  поры.  Быстрого  охлаждение 

можно избежать, если зажигание производится 
непосредственно  в  начале  сварочного  шва  и 

все  дефекты,  которые  могут  возникнуть,  сразу 
же снова расплавляются. 
Контактное  зажигание  должно  применяться 
только 

в 

качестве 

исключения, 

если 

применяемый  старый  сварочный  аппарат  не 
имеет 

приспособления 

для 

зажигания 

(зажигание  импульсами  высокого  напряжения) 
– см. также раздел 5.1 Устройство управления.  

В этом случае зажигание происходит на медной 
пластинке,  вложенной  встык  рядом  с  началом 

сварочного  шва.  От  неe  дуга  тянется  к  началу 
шва,  и  начинается  сварка.  При  контактном 

зажигании  непосредственно  на  основном 
материале  в  металл  шва  может  попасть 

вольфрам, который не плавится из-за высокой 
точки  плавления.  При  просвечивании  из-за 

высокого  поглощения  рентгеновских  лучей  его 
можно распознать как белое место. 

Ñ ìàíîìåòðîì

Ìàíîìåòð äàâëåíèÿ â áàëëîíå

Ìàíîìåòð ðàñõîäà ãàçà

Âèíò óñòàíîâêè äàâëåíèÿ

Çàïîðíûé âåíòèëü

Êîìïåíñàòîð äàâëåíèÿ

Èíôîðìàöèÿ î òèïå ãàçà

Öâåòîâîå îáîçíà÷åíèå äëÿ ãàçà

Ìàíîìåòð äàâëåíèÿ â áàëëîíå

Èçìåðèòåëüíàÿ òðóáêà ñ ïëàâàþùèì øàðèêîì

Âèíò óñòàíîâêè äàâëåíèÿ

Èíôîðìàöèÿ î òèïå ãàçà

Öâåòîâîå îáîçíà÷åíèå äëÿ ãàçà

 

Рис. 18 Измерение расхода защитного газа 

Таблица 3  Диаметр вольфрамового электрода, 

размер газового сопла и диаметр 
присадочного прутка при различной 
толщине листа 

Тол

щина

 лист

а 

[мм

] 

Диаметр

 

вольфрамов

ого

 

элект

ро

да

 

[мм

] 

Размер

 газового

 

сопла

 №

 

Диаметр

 

присад

очног

о 

прут

ка

 материала

 

[мм

] 

1 

1,0 4 1,6 

2 

1,6 

от 4 до 6 

2,0 

3 

1,6 6 2,5 

4 

2,5 

от 6 до 8 

3,0 

5 

от 2,5 до 3,0 

от 6 до 8 

3,2 

6 

3,2 8 4,0 

8 

4,0 

от 8 до 10 

4,0 

 

 

13 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

6.5

 

6.6

 

Ведение горелки 
При  сварке  ВИГ  применяется  «сваривание 
налево»,  Рис. 19.  Однако  это  определение 

является  точным  только  тогда,  когда  сварщик 
ведет  горелку  правой  рукой,  а  присадочный 

материал  левой  рукой,  как  это  принято  у 

правшей  и  если  смотреть  на  положение  с 
позиции  сварщика.  Более  точно  определяется 

направление  сварки,  когда  говорят,  что 
сварочный пруток ведeтся горелкой. 
Это  относится  ко  всем  положениям,  если 
только это не сварка вертикального шва сверху 

вниз.  Иногда  при  сварочных  заданиях  из-за 
высокой  мощности  плавления  применяют 

сварку направо. 
Горелка  устанавливается  под  углом 20° к 

вертикали  в  направлении  сварки,  сварочный 
пруток  при  этом  подводится  сперeди 

практически  горизонтально,  под  углом 15° к 
поверхности изделия. 
Вначале дуга плавит сварочную ванну. Потом в 
ней  под  дугой  плавится  сварочный  пруток, 

причeм 

сварщик 

выполняет 

прутком 

касательные  движения  вперeд  и  назад.  При 

этом пруток при сварке подвигают не слишком 
далеко  под  дугу,  иначе  снизится  провар  в 

основном  материале.  Это  полезно  и  при 
сварочных  заданиях,  когда  необходимо  как 

можно меньшее перемешивание. 
При  соединительной  сварке  конец  стержня 

должен оплавиться в переднем крае сварочной 
ванны.  При  этом  сварщик  должен  следить  за 

тем,  чтобы  расплав  при  касательных 
движениях не вышел из среды защитного газа. 

Последствием может стать окисление прутка и 
попадание оксида в сварочную ванну. 
Как  правило,  сварку  выполняют  небольшими 
качательными  движениями.  Тогда  меньше 

всего  повреждается  среда  защитного  газа.  В 

позиции PF (вертикально  вверх)  нужно 

выполнять  небольшие  качательные  движения 
горелки  и  сварочного  стержня.  То  же  самое 

относится  к  прослойкам  в  толщине,  которые 
нельзя 

больше 

наполнить 

одним 

наплавленным  валиком,  и  которые  слишком 
малы для двух валиков. 

Эффект магнитного выдувания дуги 
Под  эффектом  выдувания  дуги  понимают 
явление,  когда  при  отклонении  дуги  от 

центральной оси она удлиняется и шипит. При 
таком отклонении могут образоваться дефекты. 

Так, провар может стать недостаточным, и при 
сварочных  процессах  с  образованием  шлака  в 

шве могут появиться шлаковые включения. 
Отклонение происходит из-за сил, вызываемых 

окружающим  магнитным  полем.  Как  и  каждый 
проводник  с  током,  электрод  и  электрическую 

дугу окружает кольцеобразное магнитное поле. 
Оно отклоняется в области дуги при переходе в 

основное вещество. Из-за этого силовые линии 
магнитного  поля  на  внутренней  стороне 

сжимаются, 

а 

на 

внешней 

стороне 

расширяются – (Рис. 20a). 
Электрическая  дуга  отклоняется  в  область 
пониженной  плотности  магнитных  силовых 

линий.  При  этом  она  удлиняется,  и  из-за 
повышенного  напряжения  дуги  получается 

шипящий звук. Противоположный полюс, таким 
образом,  оказывает  отталкивающее  действие 

на дугу. 
Воздействие  другой  силы  сдвига  проявляется 

потому, 

что 

магнитное 

поле 

лучше 

распространяется 

в 

ферромагнитном 

материале,  чем  в  воздухе.  Поэтому  дуга 

притягивается  большими  массами  металла. 

~20°

~15°

 

Рис. 19 Размещение горелки и присадочного прутка 

[1] 

Wirkung des
Gegenpoles

a)

b)

Wirkung großer
Eisenmassen

 

Рис. 20 Эффект магнитного выдувание дуги