Какой начинающий сварщик не мечтает поработать с полуавтоматической горелкой MIG/MAG? Но такое оборудование выходит за пределы любительского ценника и становится боязно, что в итоге инвертор будет бесцельно пылиться. Спешим успокоить: технологию сварки полуавтоматом освоить довольно просто.
Суть сварки в среде защитного газа
Исконной проблемой при сваривании металлов считается поддержание температурного режима. Если нагрев будет недостаточным, то не произойдёт качественного расплавления кромок соединяемых деталей и их перемешивания между собой и присадочным материалом. Если же повысить температуру, металл начнёт кипеть и испаряться, активизируются химические реакции с атмосферными газами. Ситуация осложняется и тем фактом, что некоторые металлы и сплавы начинают бурно химически реагировать уже при температурах, недостаточных для образования качественного сварочного шва.
Эта проблема в разных типах сварки решается по-разному. Рассматриваемая нами сегодня полуавтоматическая сварка, также именуемая MIG/MAG, имеет два технологических отличия от прочих способов. Первое — подача защитного газа непосредственно в зону плавления, и второе — регулировка скорости подачи присадочного материала с соответствующей автоматической подстройкой силы сварочного тока. Подача сварочной проволоки осуществляется механически с помощью протяжного механизма, при этом правильное соотношение скорости и температуры плавления обеспечивает равномерное заполнение шва и высокую производительность сварочных работ.
Схема полуавтоматической сварки MIG/MAG: 1 — свариваемый материал; 2 — сварочная ванна; 3 — защитная атмосфера; 4 — газовое сопло; 5 — контактный наконечник; 6 — сварочная проволока; 7 — дуга
В качестве защитной среды могут использоваться активные газы, такие как кислород, азот и водород, либо инертные — аргон или гелий. На практике большинство сварщиков используют смесь аргона и углекислоты в соотношении 4:1, чего достаточно для большинства типовых задач. Варьировать смеси приходится при сваривании специфичных материалов, таких как латунь, дюраль или инструментальные высоколегированные стали.
Несмотря на высокую стоимость расходных материалов (газа и проволоки), сварка в полуавтоматическом режиме наилучшим образом подходит для освоения новичками по двум причинам. Первая — простота выполнения сварочного шва, необходимо лишь обратиться к справочной документации, чтобы установить соответствующие параметры инвертора для определённого типа соединения. Второй плюс это эргономика: полный визуальный контроль за состоянием шва, отсутствие ограничений в пространственном положении и, что самое важное, возможность сваривания даже очень тонких деталей. Из минусов можно назвать разве что привязанность к рабочему месту, хотя при использовании газовых баллонов малой ёмкости мобильность можно существенно повысить.
Инвертор, мощность, род тока
Для полуавтоматической сварки используют инверторные и трансформаторные преобразователи электрического тока со встроенным механизмом подачи проволоки. Ввиду повышенной технической сложности даже простейшие аппараты этой категории сопоставимы по цене с полупрофессиональными агрегатами ММА для сварки покрытыми электродами.
Выбор между трансформаторным и инверторным сварочным аппаратом зависит в первую очередь от условий использования. Трансформаторные приборы обладают высокой надёжностью и устойчивостью к нагрузкам, что обусловлено простотой устройства. При этом существует внушительный перечень недостатков: невысокий КПД, чувствительность к напряжению питания, образование помех в питающей сети, низкая степень стабилизации сварочного тока.
Трансформаторный полуавтомат
Работа инверторов основана на многоступенчатом электронном преобразовании, основными элементами которого выступают малогабаритный импульсный трансформатор и силовые ключи, генерирующие требуемую для каждой ступени природу тока. За счёт этого инверторные аппараты в меньшей степени чувствительны к качеству питающего напряжения, их КПД выше из-за отсутствия потерь энергии на насыщение массивного магнитного сердечника. К плюсам можно добавить малый вес и габариты, возможность точной настройки и высокую степень стабилизации сварочного тока. Главные недостатки — чувствительность к условиям эксплуатации: попадание пыли и влаги внутрь категорически недопустимо, при этом колебания температуры в 20–30 °С приводят к изменению номиналов компонентов схемы, из-за чего наблюдаются существенные отклонения рабочих параметров.
Инверторный полуавтомат
Тем не менее, именно инверторные аппараты рекомендуются для использования новичками, осваивающими азы полуавтоматической сварки. Что касается стоимости, то принципиальной разницы в устройствах в диапазоне цен 15–25 тыс. руб. не наблюдается. Мощность следует выбирать исходя из предполагаемой толщины свариваемых деталей: до 160 А выходного тока при толщине до 4 мм и порядка 200 А при толщине 6–7 мм будет достаточно. Также важно наличие дополнительных функций, таких как протяжка сварочной проволоки без подачи напряжения на неё, смена полярности, выбор скоростного режима подачи проволоки и индикация параметров. Ну и, конечно, не стоит забывать о доверии к бренду.
Присадочная проволока
Существует два вида присадочной проволоки: обычная, требующая защитной газовой среды для сваривания, и порошковая, содержащая флюс. В последнем случае сварка может вестись без подачи газа, однако такой способ можно рекомендовать только для повышения мобильности в случае выполнения неответственных соединений. В целом же большинство преимуществ полуавтоматической сварки проявляются именно при работе с подачей защитного газа.
Сварочная проволока отличается по трём основным критериям: марке сплава, диаметру и массогабаритным показателям бухты. В последних двух отношениях выбор целиком зависит от возможностей инвертора и типоразмера токопроводящего наконечника горелки. С выбором марки сварочной проволоки всё сложнее, здесь придётся обращаться к справочной документации. Общее правило таково, что по составу, то есть по содержанию углерода и легирующих компонентов присадочный материал должен быть максимально приближен к материалу свариваемого изделия. При этом прочностные характеристики проволоки должны немного превосходить материал детали.
Диаметр проволоки также следует выбирать исходя из толщины свариваемого металла. Проволока толщиной 0,8 мм подходит как для работы с тонкостенными изделиями при минимальной скорости подачи, так и для сваривания односторонним швом деталей толщиной до 3 мм. Диаметр проволоки в 1 мм подходит для однопроходной сварки деталей толщиной до 7–8 мм, однако при этом сварочный ток увеличивается до 200 А. Для более массивных металлических изделий можно использовать проволоку до 1,6 мм, способную сваривать детали до 14–16 мм в зависимости от типа соединения, однако при этом качественный прогрев шва возможен только при токах в 300–350 А.
Наиболее распространённой в любительской сварке считается омеднённая сварочная проволока марки ER70S-3 и СВ08Г2С. Основное отличие между ними в содержании кремния и раскисляющих элементов. Вторая из указанных марка требует меньше внимания к подготовке деталей: очистке, удалению ржавчины и масляных загрязнений. Однако если требуется высококачественное соединение ответственных деталей, лучше выбирать проволоку с меньшим содержанием присадок, которая образует шов высокой однородности, поверхность которого в наибольшей степени пригодна к нанесению лакокрасочных покрытий.
Подготовка к работе
Прежде чем приступить к первым пробам, следует подготовить оборудование и детали. До включения аппарата в сеть производится установка горелки и кабеля массы. На баллон с защитным газом нужно установить редуктор и убедиться, что давление в баллоне выше остаточного. После этого на выходной штуцер баллона надевается и обжимается хомутом шланг, обратный конец которого подключается к аппарату. Открытием регулировочного вентиля нужно установить на расходном редукторе значение, рекомендованное производителем сварочного аппарата.
Перед протяжкой проволоки нужно убедиться, что в канале провода горелки отсутствует присадочный материал, оставшийся после предыдущего использования. Катушка устанавливается на размоточный шток так, чтобы совпадало позиционирование штифтов и посадочных отверстий. Проволока пропускается через прокатывающий ролик, размер канавки в котором соответствует диаметру присадки. После этого на место устанавливается прижимной ролик, затем с помощью регулировочного винта устанавливается такое усилие прижима, чтобы проволока не проскальзывала в канавке. Протяжка проволоки в канал шнура горелки должна осуществляться при снятом токопроводящем наконечнике. После этого на горелку нужно накрутить наконечник соответствующего диаметра и установить на место сопло. После включения в сеть аппарат готов к работе.
Осталось только подготовить детали. Полуавтоматическая сварка крайне чувствительна к качеству поверхности. Свариваемые детали должны быть зачищены до металлического блеска по всей ширине кромки, на которую будет уложен шов. Возникает вопрос: а для чего тогда нужна проволока с раскисляющими присадками? Дело в том, что такая проволока очень удобна для работы с металлопрокатом первичного использования, находившегося на консервационном хранении длительное время. В таком случае остатки прокатной смазки и небольшие вкрапления ржавчины не оказывают существенного влияния на качество шва. Разделка кромок и снятие фасок не требуются при сваривании деталей толщиной до 2–2,5 мм. Более толстые металлические части нужно подготавливать согласно ГОСТ 5264–80 или 8713–79.
Техника сварки полуавтоматом
При работе горелку нужно держать так, чтобы проволока ориентировалась к плоскости свариваемых деталей под углом 45–60°. Движение горелки осуществляется преимущественно от себя, то есть проволокой вперед, ориентируясь по положению свариваемых кромок. В некоторых ситуациях допускается вести горелку на себя, например, при укладке шва от глухого угла. Оптимальное расстояние от края сопла до детали должно быть от 10 до 20 мм в зависимости от режима сварки.
Техника сваривания крайне проста, однако требуется предварительная настройка аппарата на обрезках того же материала эквивалентной толщины. Проволока подводится к сварочному шву почти вплотную, после чего нужно нажать пусковую кнопку на ручке горелки. После зажигания дуги горелка плавно подаётся вперед, при этом совершаются небольшие поперечные колебания, общая ширина которых соответствует толщине свариваемых деталей. При завершении шва необходимо подать горелку в обратном направлении на 2–3 мм, выждать полсекунды для заполнения кратера и отпустить пусковую кнопку.
Настройка аппарата при пробном сваривании производится путём изменения на ходу сварочного напряжения и скорости подачи проволоки. В последнем случае соразмерно скорости подачи увеличивается и сварочный ток, это основное характерное отличие полуавтоматической сварки. Скорость подачи должна быть такой, чтобы сварщик мог осуществлять полный контроль над плавкой металла и заполнением сварочной ванны. При слишком медленной подаче проволоки дуга будет постоянно прерываться, при этом слышен отчётливый ритмичный треск. Если скорость подачи слишком высока, по краям шва цвета побежалости будут очень контрастными, что свидетельствует о перегреве металла.
Многие современные аппараты имеют настройку индуктивности сварочного тока. Суть регулировки заключается в сообщении электронам дополнительной энергии, чем обеспечивается более глубокий прогрев сварочного шва. Для сваривания тонких деталей в нижнем положении индуктивность должна быть нулевой, её повышение требуется только в тех местах, где необходим глубокий провар и нет возможности долго удерживать горелку на одном месте. В качестве примера можно привести вертикальный шов, выполняемый в направлении снизу вверх, а также общие случаи сваривания деталей толщиной 4 мм и более. В целом влияние индуктивной составляющей сварочного тока на удобство сварки трудно описать, лучше самостоятельно опробовать сварку в различных режимах.
Дополнительные рекомендации
Хотя полуавтоматическая сварка не требует специальных приспособлений и техники для работы в разных пространственных положениях, для каждого из них требуются разные настройки напряжения и скорости подачи проволоки. Так, для выполнения вертикальных и потолочных швов значения обоих параметров должны быть ниже, чем при сварке в нижнем положении. В инструкции по использованию сварочного полуавтомата производители указывают таблицу с опорными параметрами, которая подходит для большинства ситуаций. Небольшие коррективы могут вноситься в зависимости от марки стали и сварочной проволоки. В целом, чем выше напряжение — тем шире зона и выше скорость прогрева металла, а чем выше скорость подачи проволоки — тем менее глубоким выполняется провар и тем шире валик, образующийся по верху шва.
Также нельзя забывать, что сварка очень тонких и очень толстых деталей имеет существенные отличия в технике исполнения. Сварка металла толщиной менее 1 мм выполняется преимущественно точечно с интервалом в 4–7 мм, такой способ помогает избежать скручивания деталей от перегрева. Детали толщиной до 4 мм включительно сваривают непрерывным однопроходным швом, предварительно позиционируя их с оставлением зазора, равном примерно половине толщины металла. При этом чем массивнее детали, тем более выраженной будет температурная усадка шва. Чтобы компенсировать это явление, зазор делают расширяющимся к концу шва на 1–1,5 мм.
Детали толщиной свыше 4 мм требуют разделки кромок с образованием фасок. При этом заполнение шва выполняется многопроходным способом. Чтобы увеличить плотность заполнения за один проход необходимо правильно выбрать скорость подачи проволоки и при сварке совершать колебательные движения, направление которых соответствует типу соединения. Так, при плоском сваривании встык горелка колеблется в поперечном направлении, а при угловых соединениях — в продольном или круговом. Очень часто полуавтоматической сваркой заполняют только корень шва, после чего соединённые детали накрывают косметическим проходом с использованием покрытых электродов.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
