Как улучшить внешний вид и структурную целостность сварной шва
Понимание основ сварки газовой металлической дуги
Сварка газовой металлической дуги (GMAW), обычно называемая сваркой MIG, использует непрерывно питаемый проводной электрод и защитный газ для защиты расплавленного сварочного бассейна от атмосферного загрязнения. Процесс широко применяется в автомобильной промышленности, структурной стальной эрекции и общем производстве для его высоких скоростей осаждения и относительной легкости автоматизации. Достижение сварного шва, который выглядит чистым и последовательно укрепляет сустав, требует контроля нескольких взаимозависимых переменных. Напряжение определяет длину дуги и ширину шарика; скорость подачи провода регулирует усилие и скорость осаждения; и защитный поток газа защищает зону сварки. Когда эти параметры выходят за пределы оптимального окна, появляются дефекты, такие как брызги, пористость и неполный синтез, что ставит под угрозу внешний вид и прочность.
Гладкий, равномерно рябчатый шарик указывает на стабильный перенос дуги и постоянный ввод тепла, который коррелирует со звуковым синтезом и предсказуемыми механическими свойствами. И наоборот, грубый или нерегулярный шарик часто маскирует основные разрывы, которые могут распространяться на сбои в обслуживании. Структурная целостность зависит от полного синтеза в корне, достаточного проникновения в базовый металл и звуковой микроструктуры, свободной от трещин или включений. Овладев несколькими основными методами и понимая, как каждая переменная процесса влияет на конечный сварной шов, операторы могут производить соединения, которые соответствуют требованиям кода и визуальным стандартам.
Техника для улучшения внешнего вида сварного шва
Создание привлекательной бусины GMAW не просто косметическое. Единый профиль бусины с минимальным брызгами отражает стабильные дуговые условия и правильный выбор параметров. Следующие методы направлены на устранение наиболее распространенных причин плохого внешнего вида и обеспечивают действенные корректировки.
Поддерживайте постоянную скорость движения
Скорость перемещения напрямую влияет на форму бусины, проникновение и высоту арматуры. Двигаясь слишком медленно, откладывается избыточный сварной металл на единицу длины, образуя широкую, выпуклую бусину, которая может зацепить шлак или вызвать подрезание по краям. Двигаясь слишком быстро уменьшает арматуру и приводит к узкой, роповой бусине с плохим сплавом боковой стенки. Для поддержания консистенции развивайте устойчивую руку при наблюдении за передним краем лужи. Лужа должна вмачивать в суставные боковые стенки, не выкатываясь перед дугой. Для большинства плоских сварных швов на стали скорости перемещения между 10 и 20 дюймами в минуту дают сбалансированный вид. Практика на сварном материале для наращивания мышечной памяти перед передачей техники на производственную работу.
Установите правильный угол электрода
Угол пистолета контролирует покрытие газом, форму сварного бассейна и расположение бусины. В плоском положении удерживайте пистолет под углом 15–20 градусов (наклонен в направлении перемещения). Эта ориентация нажима направляет защитный газ перед дугой, обеспечивая защиту наступающего края лужи при уменьшении брызг. Углы степеры сужают бусину и увеличивают проникновение, но повышают пористость при попадании филе в горизонтальное положение. Для филе сварки в горизонтальном положении наклоните пистолет примерно на 10–15 градусов вниз к вертикальному элементу для достижения равной длины ноги. Всегда проверяйте, что сопло остается достаточно близко, чтобы поддерживать эффективное покрытие газом— типично ½ до ¾ дюйм выпирает от контактного наконечника до заготовки.
Настройка скорости и напряжения провода вместе
Скорость подачи провода (WFS) и напряжение должны быть сбалансированы для поддержания стабильного короткого замыкания или передачи распыления, как это уместно для приложения. Когда WFS устанавливается слишком высоко для напряжения, проводные заглушки в лужу, производя чрезмерный брызги и неустойчивую дугу, дуга становится длинной и неустойчивой, вызывая подрезанную и плохую форму бисера. Следуйте рекомендуемым изгибам синергии производителя для используемого металла и газа наполнителя, а затем тонко настраивайте, наблюдая звук дуги. Хрустящий, устойчивый треск в передаче короткого замыкания указывает на правильную настройку. Для передачи импульсного распыления дуга должна издавать плавный, гудящий тон без звуковых всплесков брызг. Отрегулируйте один параметр за раз в небольших приращениях — обычно ±1 –2 вольта или ±20 –50 дюймов в минуту провода корм — и оцените полученный би
Выберите лучшую щитовую газовую композицию
Щитная газовая химия влияет на стабильность дуги, профиль проникновения, внешний вид поверхности шарика и уровни брызг. Для углеродистой стали стандартом является смесь 75 процентов аргона и 25 процентов углекислого газа (C25) для передачи короткого замыкания. Эта смесь обеспечивает хороший баланс устойчивости дуги, смачивания и управления брызгами при обеспечении адекватного проникновения для большинства применений листового металла и легкой пластины. Увеличение процента CO2 улучшает проникновение и снижает стоимость материала, но увеличивает брызги и производит более жесткую дугу. Для передачи распыления на более толстой углеродистой стали 90 – 95 процентов аргона с 5 – 10 процентов CO2 обеспечивает более чистый вид шарика с меньшей очисткой. При сварке нержавеющей стали используйте три смеси 90 процентов гелия, 7,5 процента аргона и 2,5 процента CO2 для поддержания коррозионной стойкости при достижении яркой, гладкой бусины. Всегда проверяйте скорость потока газа с калиброванным расходомером; 20 – 30 кубических футов в час типичн
Минимизировать и управлять Spatter
Пропускной материал является результатом нестабильной передачи металла, плохого выбора параметров или загрязненных поверхностей. Для уменьшения брызг сначала необходимо обеспечить, чтобы соотношение WFS-к-напряжению попадало в рекомендуемый производителем диапазон. Во-вторых, проверить, что контактный наконечник не изношен или забит, так как изношенный наконечник вызывает неустойчивое подачу провода и дуговое блуждание. В-третьих, использовать противопропускное соединение на сопле и заготовке при производстве больших объемов сварных швов, но избегать его применения вблизи корневого отверстия, где он может попасть в стык. В-четвертых, поддерживать чистую проволочную поверхность; влажность, смазка или ржавчина на проводе может вызвать брызги и пористость. Если брызги все еще появляются, проверьте индуктивность установки на источник питания. Повышение индуктивности в коротком замыкании смягчает дугу, уменьшает брызги и улучшает текучесть лужи. Наконец
Укрепление структурной целостности
Структурная целостность требует полного синтеза, адекватного проникновения и микроструктуры сварного металла, свободной от вредных разрывов.В то время как внешний вид дает первое указание на качество, целостность должна быть проверена с помощью контроля и инспекции процесса.
Правильная совместная подготовка и уборка
Загрязнители являются основной причиной пористости, шлаковых включений и отсутствия термоядерного синтеза. Удалите ржавчину, мельничный масштаб, масло, смазку, краску и влагу с поверхности суставов перед сваркой. Для углеродистой стали используйте проволочную щетку или шлифовальную машину для очистки области по крайней мере на один дюйм по обе стороны сварного соединения. Для алюминия удалите оксидный слой с выделенной щеткой из нержавеющей стали и обезжирьте ацетон непосредственно перед сваркой, так как мельничный масштаб и ржавчина особенно проблематичны, потому что они испаряются в дуге, выпуская газы, которые могут попасть в ловушку в затвердевшем сварном металле. При сварке через тяжелый мельничный масштаб неизбежно, немного увеличьте напряжение, чтобы помочь разбить шкалу, но обратите внимание, что это может увеличить брызги и уменьшить консистенцию проникновения.
Выберите правильные параметры сварки для толщины материала
Напряжение, скорость подачи проводов и скорость перемещения должны соответствовать толщине базового металла. Для тонких материалов (24 калибра до ⅛ дюйм), передача короткого замыкания с низким входом тепла предотвращает прогорание при достижении адекватного синтеза. Для средней толщины (⅛ до ¾ дюйм), шаровой или спрей передачи обеспечивает более глубокое проникновение и более высокие скорости осаждения. Для толстых материалов (больше, чем ¾ дюйм), используйте несколько проходов с распылением или импульсным переносом распыления для постепенного заполнения сустава, позволяя каждому проходу охлаждаться достаточно для поддержания стабильной лужи. Вычислите тепловход с использованием формулы: теплоемкость (kJ/in) = (Amperage × Voltage × 60) / (Travel Speed in ipm × 1000). Для большинства структурных стальных применений, поддерживать тепловход между 25 и 45 кДж/in, чтобы избежать чрезмерного роста зерна в зоне, подверженной воздействию тепла,
Используйте несколько пропусков для толстых разделов
Один сварочный проход может откладывать только ограниченный объем металла, прежде чем лужа станет неуправляемой, и риск отсутствия сварки возрастает. Для суставов, требующих размера сварки больше, чем ⅜ дюйм, используйте многопроходную последовательность. Очистите каждый проход тщательно проволочной щеткой или шлифовальной машиной, чтобы удалить любой остаток шлака или поверхностных оксидов перед нанесением следующего прохода. Перемещайте начальные и остановочные точки последовательных проходов, чтобы избежать концентрации тепла в одной области, что может вызвать чрезмерное искажение или прогорание. При сварке филе суставов в толстой пластине сужайте паттерн плетения к концам сустава, чтобы обеспечить правильный сплав корня и минимизировать образование холодных кругов.
Проведение пост-вечерней инспекции и тестирования
Визуальный осмотр остается первой линией обеспечения качества. Ищите поверхностные трещины, подрез, недостаточную толщину горла и чрезмерную выпуклость. Используйте сварочный датчик для проверки длины ног филе и толщины горла в соответствии с техническими требованиями. Для критических применений добавьте визуальный осмотр с помощью методов неразрушающего контроля, таких как магнитный осмотр частиц (MT) для поверхностных трещин, испытание на проникновение жидкости (PT) для разрывов поверхности или ультразвуковое тестирование (UT) для внутренних дефектов. Если обнаружена пористость или отсутствие синтеза, просмотрите параметры и технику: пористость часто указывает на недостаточное покрытие газом, загрязненный базовый металл или чрезмерную скорость перемещения, в то время как недостаток синтеза обычно указывает на низкий вход тепла, неправильный угол пистолета или неправильную манипуляцию.
Расширенные возможности GMAW профессионального качества
Как только основополагающие методы будут в руках, переход к более сложным методам может еще больше улучшить как визуальное качество, так и прочность суставов.
Пульсовый спрей Transfer
Пульсовый перенос использует высокочастотный пульсирующий ток для распыления потока мелких капель по дуге с контролируемой скоростью. Результатом является стабильная дуга практически без брызг, отличный сплав боковой стенки и гладкая поверхность бусины, которая часто не требует постсварного шлифования. Пульсовый спрей особенно выгоден для сварки алюминия, нержавеющей стали и тонкоклейчатых материалов, где тепло вход должен жестко контролироваться. Источники питания с синергетическим управлением автоматически регулируют параметры импульса на основе скорости подачи провода, упрощая настройку. При переходе на импульсный спрей увеличивайте содержание аргона в защитном газе до 90 процентов или выше, чтобы эффективно поддерживать режим переноса распыления.
Выбор металла Filler
Композиция наполнителя влияет как на механические свойства сварного шва, так и на его внешний вид. Для углеродистой стали AWS ER70S-3 представляет собой проволоку общего назначения, которая обеспечивает хорошую смачивание и низкий брызг, что делает ее пригодной для чистых, ярких бусин. AWS ER70S-6 содержит более высокие уровни дезоксидаторов (марганца и кремния) и лучше работает на поверхностях со светлой ржавчиной или мельничным масштабом, хотя она может производить немного больше поверхностного шлака. Для структурных применений, требующих ударной прочности при низких температурах, укажите ER70S-2 или ER80S-Ni1. Всегда храните металл наполнителя в чистой, сухой среде и используйте проволоку из герметичных контейнеров в пределах рекомендованного производителем срока хранения, чтобы избежать пикапа водорода и последующего растрескивания.
Совместный дизайн и Fit-Up
Последовательные качества сварки начинаются с правильной геометрии соединения. Обеспечить равномерное зазор корня и включенный угол, чтобы обеспечить полное проникновение, не требуя чрезмерного ввода тепла. Для прикладных соединений в пластине толщиной более ¼ дюйм, сгибать края до угла 30–45 градусов и оставлять &frac116;- ⅛-дюймовую землю для контроля проникновения корня. Для филе суставов, поддерживать плотную зазор, чтобы избежать зазоров, которые требуют дополнительного сварного металла и увеличить риск прогорания. Прикрепить сварку сборки с регулярными интервалами, чтобы предотвратить искажение во время сварки, и позиционировать заготовку так, чтобы сварка была в плоском или горизонтальном положении, когда это возможно. Гравитация помогает контролировать лужу и производит более последовательный профиль бусины.
Устранение общих дефектов GMAW
Даже опытные сварщики сталкиваются с дефектами. Распознавание первопричины быстро экономит время и материал.
пористость
Пористость проявляется в виде небольших газовых карманов или отверстий на поверхности шарика или в сварном поперечном сечении. Общие причины включают недостаточный защитный поток газа (ниже 15 смс), сквозняки, выдувающие газ, забитую или смещенную сопло, влагу на базовом металле или загрязненную поверхность провода. Проверьте газовый шланг на утечку путем нанесения мыльной воды на соединения, пока газ включен. Убедитесь, что регулятор установлен на правильный расход и что сопло является правильным размером для конфигурации соединения. Если пористость сохраняется, несмотря на адекватный поток, проверьте контактный наконечник на износ и убедитесь, что кабель пистолета свободен от изломов или ограничений.
Отсутствие сплава
Отсутствие сплава возникает, когда сварной металл не связывается с базовым металлом или с предыдущим проходом. Он проявляется в виде видимого зазора или линии на интерфейсе и сильно снижает несущую способность. Этот дефект часто возникает из-за низкого входа тепла, неправильного угла наводки или скорости перемещения слишком быстро для геометрии соединения. Чтобы исправить его, немного увеличить скорость подачи провода или напряжение, уменьшить скорость перемещения и отрегулировать угол наклона пистолета, чтобы направить дугу к суставному корню. В многопроходных сварных швах, убедитесь, что каждый проход вмачивают в боковые стенки предыдущей бусины, а не просто оседают сверху.
подрезать
Подрез - это канавка, расплавленная в примыкающем к сварному шарику базовом металле. Она уменьшает эффективную толщину горла и создает точку концентрации напряжения. Подрез происходит, когда напряжение слишком высокое, скорость перемещения слишком быстрая, или угол наклона пистолета чрезмерно крутой. Понижает напряжение на 1–2 вольта и немного уменьшает скорость перемещения. Если подрез остается, используйте небольшое плетение (колеблется пистолет не более чем в три раза по диаметру проволоки), чтобы обеспечить влажность лужи в боковую стенку, а не размывание ее.
Сжигать
Прорывное сгорание распространено на тонкокалиберных материалах, когда теплозатратность превышает способность плавления базового металла. Используйте провод меньшего диаметра (0,023 или 0,030 дюйма) с короткой передачей замыкания и уменьшите напряжение до нижнего конца диапазона производителя. Увеличьте скорость перемещения и рассмотрите возможность использования медной подложки для рассеивания тепла. Альтернативно, используйте импульсный спрей на тонком алюминии для точного управления теплозатратами.
Обслуживание и калибровка оборудования
Последовательное качество сварки зависит от хорошо обслуживаемого оборудования. Ежедневно проверяйте контактный наконечник на предмет износа и заменяйте его, когда отверстие становится овальным или удлиненным, что вызывает неустойчивость проволочного ствола и дуговой щетки. Очистите газовую насадку и диффузор проволочной щеткой для удаления накопления брызг, что может ограничить поток газа. Проверьте рулоны привода на износ и убедитесь, что напряжение установлено правильно— слишком плотно деформирует провод и вызывает проблемы с подачей; слишком узкий позволяет проскальзывать. Испытайте скорость потока газа с калиброванным расходомером на сопле, а не на регуляторе, чтобы учесть перепады давления в шланге. Для источников питания, калибруйте напряжение и настройки скорости подачи провода ежегодно по отношению к сертифицированному эталонному счетчику для обеспечения отображения значений, соответствующих фактическому выходу. Регулярное техническое обслуживание, расширенное до соединений сварочного кабеля, зажима и поверхности рабочего стола, уменьшает перепады напряжения и
Соображения безопасности, влияющие на качество
Практики безопасности непосредственно влияют на качество сварки. Сварщик, который неудобно или спешит из-за плохой эргономичной установки, будет испытывать трудности с поддержанием последовательной техники. Поместите заготовку на удобную высоту и используйте позиционеры или поворотные столы, чтобы держать сварной шлем в плоской или горизонтальной ориентации, насколько это возможно. Используйте сварочный шлем с большим автозатемнящим объективом (теневой 10–12 для GMAW) для поддержания видимости лужи и сустава без остановки, чтобы перевернуть шлем. Обеспечьте адекватную вентиляцию для удаления сварочных паров, которые могут затемнить вид сварщика&rsquo и вызвать проблемы со здоровьем с течением времени. Когда оборудование для извлечения дыма доступно, поместите сопло около дуговой зоны, не нарушая защитный поток газа, обычно 6–10 дюймов от сварной лужи и в сторону газового потока.
Постоянное улучшение через практику и обратную связь
Освоение внешнего вида и структурной целостности GMAW - это не одноразовое достижение, а непрерывный процесс. Ведение журнала параметров, используемых для каждой толщины материала, конфигурации соединения и комбинации наполнителя. Когда сварной шов не соответствует ожиданиям, не торопитесь, проанализируйте дефект и настройте его перед тем, как продолжить. Сравните внешний вид шарика с опубликованными критериями визуального принятия, такими как в AWS D1.1 или ISO 5817. С помощью специальной практики, последовательной техники и дисциплинированного контроля параметров любой сварщик может производить сварные швы GMAW, которые являются как структурно надежными, так и визуально впечатляющими.