Классификация технологий электродуговой сварки (MMA, TIG, MIG/MAG), особенности

Выполняя различные строительные работы на садовом участке или при стройке дома, мы часто сталкиваемся с необходимостью прибегнуть к сварке. А при работе с металлом – это особенно актуально, починить забор или батарею, приварить лестницу до второго этажа и множество тому подобных дел. Если на наём профессионала нет денег или желания, умелые хозяева предпочитают заниматься подобными делами самостоятельно. Конечно, не имея опыта в деле сварки, лучше потренироваться на простых вещах, где ваши огрехи будут не так заметны и критичны.

Решив самостоятельно правиться с проблемой необходимости сварочных работ, крайне важно ознакомиться хотя бы с начальными принципами самого процесса и его технологии. Конечно, перед тем как приступить к делу, нужно приобрести необходимое оборудование. Сварочные аппараты отличаются высокой стоимостью, поэтому к их выбору нужно подходить со всей ответственностью, иначе может оказаться, что заплатить специалисту вышло бы дешевле.

Ниже представлен небольшой обзор основных технологий сварки и их особенностей, призванный помочь вам сделать правильный выбор, основываясь на своих потребностях и финансовых и физических возможностях. В данном тесте собраны основные параметры сварочных аппаратов, требующие вашего внимания, а так же рекомендации по подбору аппаратуры для определенного вида работ.

Мы рассмотрим электродуговую сварку, так как она наиболее часто используется в бытовых условиях. Происходит это в основном потому, что сварочные аппараты такого типа наиболее бюджетны и сам метод прост. 

Понятие и принцип работы.

Электродуговая сварка работает по принципу плавления. Между двумя электродами проходит устойчивый и непрерывный разряд в среде паров металла и газов, этот разряд принято называть электрической дугой. Ее температура настолько высока, что позволяет расплавлять края скрепляемых поверхностей вплоть до образования области жидкого металла между ними. Иногда в основные вещества поверхностей добавляется расплавленный металл с электрода или специально для этого предназначенной проволоки. По мере удаления от места шва дуги, металл остывает и накрепко соединяется.

Данный метод имеет несколько подвидов, различаемых по методу разжигания дуги и способу плавления металла. Рассмотрим их основные особенности.

MMA (Manual Metal Arc)

Это ручная электродуговая сварка с помощью покрытых электродов, к слову, данный метод наиболее распространен при использовании сварочных аппаратов в быту. При прохождении электрической дуги плавится не только металл основы, но и электрод, сам являющийся «присадкой». Иначе говоря, в шве будет содержаться вещество как свариваемых поверхностей, так и электрода.

В данном случае происходит плавление не только самого электрода, но и вещества его покрывающего. Это приводит к выделению некоторого количества газов и шлака. Они обеспечивают защитную среду для дуги и материалов. Загрязнения, при этом остающиеся, не критичны и легко удаляются со шва с помощью специальной проволочной щетки, которая часто входит в комплектацию поставки аппаратов данного вида.

Метод прекрасно подойдет для сварки «черных» металлов, например, нержавеющей или других видов стали, чугуна. Сварочные аппараты вида MMA наиболее распространены из-за своей относительной дешевизны и простоты в обращении. Однако стоит отметить, что за это приходится расплачиваться качеством шва, у них оно самое низкое. Впрочем, для домашнего использования в самый раз. 

TIG (Tungsten Inert Gas)

Это метод аргонно-дуговой сварки. В среде инертного газа аргона происходит сваривание деталей плавящимся или не плавящимся электродом. Во втором случае материалом для электрода чаще всего выбирается вольфрам. Метод довольно точный и применяется для соединения тонкостенных поверхностей, толщиной до шести миллиметров. Особенностью данного метода является то, что если электрод не плавящийся, то присадочный материал необходимо подавать в «ванну» с расплавом вручную.

Метод подходит для сварки цветных металлов, можно даже сказать, что это единственный возможный способ сварки того же алюминия. Так же, хорош при работе с магниевыми, титановыми сплавами и низкоуглеродной и нержавеющей сталью.

Нужно отметить, что аргонная сварка отличается высоким качеством шва, отсутствием шлака и нагара, требующего чистки и возможность избежать брызг.

MIG/MAG (Metal Inert/ Active Gas)

Данные методы различаются только средой, в которой происходит сварка. Для MIG – это среда инертных газов, в частности аргона, а для MAG – активных газов, например углекислого газа, что исследует из названия методов. В обоих случаях сварка происходит полуавтоматически, то есть, в область, подверженную воздействию электрической дуги, в автоматическом режиме поступает проволока из присадочного материала. Она расплавляется от повышенной температуры и вваривается в шов. Особенность метода в том, что эта проволока одновременно исполняет роль и «присадки», и электрода. Таким образом, качество сварки напрямую зависит от выбора режима работы устройства, ведь скорость подачи проволоки определит, насколько хорош будет результат. А рабочие токи и выбор защитной среды, то есть вида газа, повлияют на скорость работы.

Классификация по типу покрытия электродов.

Самый распространенный вид сварки в бытовых условиях, как уже было сказано, это ручная дуговая сварка ММА. Она не требует много затрат, однако один расходный материал все же есть. Вам придется все время закупать электроды для сварочного аппарата, поэтому нелишним будет ознакомиться с их видами и особенностями.

Конечно, это не пособие по металлургии, однако заварить трубу вам такая информация поможет. Чтобы получить более подробные сведения нужно обратиться к нормативным документам ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75.

1. Электроды с кислым покрытием.

Швы, выполненные с использованием данного вида электродов неустойчивы к высоким температурам и склонны к появлению горячих трещин. В основе покрытия лежат оксиды железа, кремния и марганца. Вы можете не бояться образования пористых структур, если свариваемые материалы покрыты ржавчиной или окалиной, так же не возникнет проблем при удлинении электронной дуги. По виду питающего тока ограничений нет, подойдет и постоянный, и переменный.

2. Электроды с рутиловым покрытием.

Рутил – это природный диоксид титана. Покрытие электродов его концентратом позволяет повысить прочность получаемых швов в сравнении с кислым покрытием. Стойкость к высоким температурам повышена. На самом деле у рутиловых электродов много преимуществ. Электрическая дуга при сварке с их использованием выходит мощнее и стабильно горит, выделяется мало шлака, что позволяет не тратить время на его очистку, нет брызг металла, а шов ровный и прочный.

Подходит для сварки по ржавому, окисленному, влажному металлу, нет пористых образований даже при таких условиях работы.

3. Электроды с ильменитовым покрытием

Это покрытие промежуточное между первым и вторым видом. Электроды покрывают концентрированным ильменитом – соединением диоксидов титана и железа. Чем меньше в этом сплаве содержание железа, тем лучше результат сварки. Например, при содержании его от 50% качество страдает: обилие брызг и шлака, негигиеничность использования.

Так что лучше использовать сплавы с небольшим содержанием железа – до 30%. Тогда качество сварки приближено к эталону, если за него принимать результат при использовании электродов с рутиловым покрытием.

4. Электроды с основным покрытием

В данном случае металл электродов покрывается неметаллическими соединениями, в частности фтористыми или карбонатами. Швы, выполненные с использованием таких электродов, отличаются высокой пластичностью и вязкостью на удар. Так же они не подвержены деформации при высокой температуре.

Однако, такое покрытие требует работы по чистому металлу. Наличие на нем загрязнений, типа ржавчины, приведет к образованию пор, так же это произойдет при высокой влажности материала.

Важно: прокалите электроды перед введением в работу, при температуре около 250-420 градусов.

5. Электроды с целлюлозным покрытием

Кроме основных составляющих, покрытие содержит до половины органических соединений в общей массе. Чаще всего используют целлюлозу. При сварке выделяется много защитных газов, что позволяет работать на «длинной» дуге, то есть обеспечивать глубокое проплавление.

Характерной особенностью является непритязательность к положениям, в которых производится сварка и ее направлениям. Так, существует возможность вертикальной сварки сверху – вниз. При односторонней сварке, проводимой на весу, на обратной стороне образуется равномерный валик.

Классификация по способу зажигания дуги.

В различных аппаратах для сварки дуга зажигается током, сформированным по-разному. Существует несколько видов сварочных установок, например, сварочные трансформаторы, инверторы и выпрямители. Последний вид не особо распространен.

1. Сварочные трансформаторы

Такого рода устройства весьма просты по своему строению и технологии. Существует большое количество самодельных трансформаторов, хотя купить их не особо затратно из-за дешевизны, относительно других аппаратов.

Конечно, за низкую цену приходится расплачиваться низким качеством и неудобством при работе. Трансформаторы массивные и весьма тяжелые агрегаты. Кроме того, если у вас нет опыта работы с ними, то вы в полной мере познаете все их неудобство. Шов первое время будет получаться особенно некачественным, дуга может периодически гаснуть. Но с опытом научиться бесперебойной работе с трансформаторами можно.

2. Сварочные инверторы.

Инверторы, значительно дороже, однако, очень компактные и просты в обращении. Многие укомплектованы электронными микросхемами, управляющими розжигом дуги и ее стабильностью во времени.

При покупке дополнительного оборудования в виде газового редуктора и сопутствующих ему устройств, возможна сварка методом TIG.

Характеристики сварочных аппаратов.

На качество результата сварки, как и на стоимость прибора, особое влияние оказывают две характеристики: рабочий цикл или продолжительность включения и величина сварочного тока.

Они тесно связаны, и правильный выбор соотношения этих характеристик позволяет определить оптимальные условия для непрерывной сварки. Большие значения сварочных токов позволяют использовать при работе толстые электроды. И чем больше ток, тем их величина, соответственно, больше. Однако, такое увеличение повышает нагрузку на аппарат, и ему начинает требоваться периодический «отдых». Это выражается в возможной продолжительности включения. Записывается данная характеристика в виде: 60%(150 А) – то есть при значении варочного тока 150 А аппарат работает 6 минут из 10, а 4 – отдыхает.

Если сваривать нужно не очень много, то хватит рабочего цикла и 30%. Так, пока вы готовитесь к созданию следующего шва, аппарат уже успеет остыть и простоя, как такового, не будет.

Заметьте, чем лучше у аппарата соотношение варочного тока и рабочего цикла, тем выше и цена аппарата.      

Выбор постоянного или переменного тока.

Сварка постоянным током позволяет пользоваться большинством преимуществ хороших методов сварки. Это и отсутствие брызгов, и возможность варить множество видов металла от чугуна до алюминия, и высокое качества шва.

При сварке током переменным, появляется большее количество разлетающихся капель металла, так же возможна пористость и неравномерность шва. Происходит это из-за смены полярности тока и перехода его через нуль.

Дополнительные элементы и безопасность.

Обычно сварочные аппараты комплектуются всеми необходимыми кабелями для держателей электродов и питания. Необходимо иметь при себе маску сварщика, чтобы не подвергнуть слизистые глаз и кожу лица вредному влиянию раскаленных защитных газов или брызг металла. Маску выбирайте такую, которая не требует, чтобы ее держали руками, тогда не придется думать, как бы закрепить свариваемые поверхности и в случае непредвиденных ситуаций у вас будет защищенное лицо и свободные руки.

Так же нужна специальная одежда и обувь, максимально закрытые, чтобы как можно больше обезопасить вас от ожогов раскаленным металлом. Лучше всего их приобретать в специализированных магазинах.