Какво е заваряване

Какво е заваряване?

Заваръчен процес се нарича съединяване или стопяване на парчета метал с помощта на топлина и/или компресия, така че парчетата образуват сплав. Източникът на топлина при заваряване обикновено е електрическа дъга, произведена от токоизточника. Заваряването с помощта на електрическа дъга се нарича електродъгово заваряване.

Стопяването на парчетата, което се предизвиква от топлинната енергия, произведена от дъгата, също се използва за сплавяване на парчета метал, които се стопяват заедно. Този метод може да се използва при заваряване с Волфрам инертен газ (ВИГ), например.

Обикновено добавъчният материал се стопява в заваръчния шев, или в заваръчната сплав, подаван или с помощта на телоподаващо устройство (МИГ/МАГ заваряване) или с помощта на ръчно подавана пръчка. В този случай, добавъчният материал трябва да има приблизително една и съща точка на топене като заварявания материал.

Преди началото на заваряване, краищата на парчетата за заваряване се оформят в своеобразен канал, например скосени във V форма. В процеса на заваряване, протичането на енергия между краищата на работния материал и добавъчния, оформя стопен метал във формата на вана.

За да бъде заварката устойчива, разтопеният материал във ваната при спояването трябва да се пази от кислород и ефекта на околния въздух, например със защитен газ или шлака. Защитният газ се подава в разтопената заваръчна вана чрез заваръчния бренер. Заваръчният електрод също има обмазка, която при стопяване образува защитен газ или покрива разтотената вана с шлака.

Най-често заварените материали са метали, като алуминий, мека стомана и неръждаема стомана. Също така пластмасите могат да бъдат заварени. В заваряване на пластмаси, източник на топлина е горещ въздух или токов резистор.

Какво създава дъга?

Дъгата, необходима при заваряване се генерира от преноса на електроенергия между заваръчния електрод и работния материал. Дъгата се генерира, когато достатъчно голям импулс напрежение премине между работния метал и електрода. При ВИГ заваряване, това може да бъде постигнато чрез предизвикано запалване или когато заварявания материал е докоснат със заваръчния електрод (контактно запалване).

По този начин напрежението се изтрелва като светкавица, позволявайки електрическа енергия да потече чрез въздушен процеп, който създава дъга с температура няколко хиляди градуса по Целзий, при максимални 10 000 градуса (18 000 градуса по Фаренхайт). Непрекъснато напрежение се подава от токоизточника до работния детайл, през заваръчния електрод. Затова работният детайл трябва да бъде обоснован със заземяващ кабел в заваръчната машина, преди да е започнало заваряване.

В МИГ/МАГ заваряването на дъгата се установява, когато запълващият материал докосва пълнител повърхността на детайла - тогава се получава късо съединение. Ефективното късо съединение на тока топи края на запълващата тел и е налице електродъгово заваряване. За плавно и трайно заваряване, заваръчната дъга трябва да бъде стабилна. Затова в МИГ/МАГ заваряването е важно да се използват заваръчното напрежение и скорост на телоподаване подходящи за заваръчните материали и тяхната дебелина.

В допълнение, работната техника на заварчика се отразява на гладкостта на дъгата, а включително и на качеството на заварките. Разстоянието на заваръчния електрод от жлеба/вдлъбнатината и постоянна скорост на заваръчния бренер са важни за успешното заваряване. Изборът на правилното напрежение и скоростта за телоподаващото устройство са важна част от компетентността на заварчиците.

Модерните машини за заваряване, от друга страна, имат няколко характеристики, които правят работата на заварчика по-лесна, като например запазване на използваните преди това настройки за заваряване или предварително зададени синергични криви, което прави по-лесни ръчните настройки на параметрите за заваряване.

Неоходимостта от защитния газ

Защитният газ често играе важна роля в производителността и качеството на заваряване. Както подсказва името му, защитният газ предпазва втвърдяващия се разтопен шев от кислород, примеси и влага във въздуха, които могат да отслабят устойчивостта на корозия на заварката, може да генерират порести резултати и да отслабят устойчивостта на спояването, чрез промяна на геометричните характеристики на съединението. Защитният газ също охлажда заваръчния пистолет. Най-честите компоненти на защитния газ са аргон, хелий, въглероден диоксид и кислород.

Защитният газ може да бъде инертен или активен. Инертеният газ изобщо не реагира с разтопения шев, докато активният участва в процеса на заваряване чрез стабилизиране на дъга и осигуряване на плавното подаване на материала за заварка. Инертните газове се използва при МИГ заваряване (метал електродъгово заваряване с инертен газ), докато активните газ се използва при заваряване МАГ (метал електродъгово заваряване с активен газ).

Пример за инертен газ e аргонът, който не реагира с работния детайл. Това е най-често използванят защитен газ при ВИГ заваряването. Въглеродния диоксид и кислородът, обаче, реагират с разтопената заварка, по същия начин, както и смес от въглероден диоксид и аргон.

Аргон (AR) е инертен защитен газ, който не реагира с работното парче. Не предизвиква окисляване и не влияе на химичния състав на заварката. Това е най-често използваният защитен газ при заваряване ВИГ.

ВИГ и МИГ заваряване. Хелийят осигурява по-добро проникване и по-голяма бързина, в сравнение със заваряването с аргон.

Въглеродният диоксид (CO2) и кислородът (O2) са активни газове, използвани като т.нар окислителни компоненти за стабилизиране на дъга и за осигуряване на безпрепятственото предаване на материали в МАГ заваряването. Съотношението на тези газови компоненти в защитния газ, се определя от типа стомана.

Норми и стандарти в заваряването

Няколко международни стандарти и норми се прилагат за процесите на заваряване и структурата и функциите на заваръчните машини и консумативи. Те съдържат определения, инструкции и ограничения за процедурите и устройството на машините, с цел да се повиши безопасността на процесите и машините и да се гарантира качеството на продуктите.

Например, общ стандарт за дъгово-заваръчните машини е IEC 60974-1, но техническите условия на доставка и размери на продукта, допустимите норми за размер, се съдържат в стандарт SFS-EN 759.

Мерки за сигурност в извършването на заваръчни дейности

Има няколко рискови фактора, свързани с заваряването. Дъгата излъчва изключително ярка светлина и ултравиолетова радиация, която може да увреди очите. Искри и пръски от разтопения метал могат да изгорят кожата и да увеличат риска от пожар, а димът, генериран при заваряване, може да бъде опасен, когато се вдишва.

Тези рискове могат да бъдат избегнати с една добра подготовка и чрез използване на подходящи предпазни устройства.

Защита срещу опасност от пожар може да се извърши чрез предварителна проверка на средата около мястото, където ще се извършват заваръчни дейности и чрез премахване на запалими материали в близост до обекта. В допълнение, трябва да разполагате с пожарогасители на лесно достъпни места. Външни наблюдатели не се допускат в опасната зона.

Очите, ушите и кожата трябва да бъдат защитени с подходяща предпазна екипировка. Маска за заваряване с тъмен екран предпазва очите, косата и ушите. Кожени ръкавици за заваряване и здрав, незапалим костюм за защита на ръцете и тялото от искри и топлина.

Заваръчният дим може да бъде избегнат с добра вентилация на работната площадка.