Автоматизация процессов сварки плавлением может резко увеличить производительность за счет уменьшения и полного исключения дефектов сварного соединения. Один из важных моментов обеспечения получения качественного сварного соединения является обеспечение положения электрода относительно стыка изделия. Для этого существуют системы позиционирования (слежения). У механических систем слежения есть серьезные ограничения, такие как сварка тонкого листа, швов сложной конфигурации. Система позиционирования Ranger – последний продукт видения, уникальная комбинация непринужденности в использовании, способность высокой эффективности, чтобы полностью автоматизировать сварочный процесс.

Лазерное позиционирование - бесконтактная система прослеживания шва, основанная на хорошо доказанной лазерной технологии видения. За прошлые два года нами в РОССИИ были успешно установлены более 10 систем на новых и существующих сварочных комплексах. Система лазерного позиционирования подходит для TIG, MIG/MAG, SAW дуга, плазменная и лазерная сварка. Система рассчитана к скоростям процесса до 8m/min. Доступный пакет программного обеспечения инструментов исследования позволяет детально проработать сложные суставы швов. Преодолевая ограничения альтернативных систем прослеживания, Лазерное позиционирование помогает сварочной промышленности значительно уменьшить производственные затраты и улучшить качество продукции.

Преимущества системы включают: Типичная окупаемость меньше чем за 12 месяцев. Большая скорость сварки и увеличение пропускной способности. Уменьшение забракованных деталей. Гарантированное качество сварного соединения. Незначительное обслуживание.

Одним из новых и прогрессивных процессов в области технологии сварки является способ автоматической сварки и автоматической сварки под флюсом, разработанный в СССР и получивший за последнии годы широкое применение в промышленности и строительстве.

Широкое внедрение Флюсовая автоматическая сварка под флюсом получила с 1940 г. на основе работ Института электросварки.

Схема процесса автоматической сварки под флюсом
Электрическая дуга 1 образуется между электродом 6 (проволокой) и металлом 2. Горение дуги и расплавление электрода и свариваемого металла происходят под слоем флюса 3, в пузыре расплавленного шлака, который сверху покрыт слоем нерасплавившегося флюса. Подача проволоки из бухты 4 производится непрерывно специальной сварочной головкой 5. Ток к изделию и электроду подводится от сварочного трансформатора.

По мере расплавления проволока автоматически подается в дугу, одновременно перемещаясь вдоль свариваемых кромок и расплавляя новые участки свариваемого металла и флюса. Давлением паров и газов жидкий металл вытесняется в сторону, противоположную движению электрода.

Преимущества Автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручными способами дуговой сварки электродами с качественными обазками:

1. Высокую производительность сварки за счет применения значительно больших токов при том же или меньшем диаметре проволоки. Так, например, для проволоки диаметром 5(мм) при ручной сварке ток в среднем равен 250(a); при автоматической сварке под флюсом для проволоки диаметром 5(мм) ток составляет 800(a) и выше. Это обусловлено тем, что при сварке под флюсом ток подводят вблизи плавящегося конца электродной проволоки, а слой флюса предохраняет жидкий металл от разбрызгивания и выплескивания из ванны. Благодаря этому можно применять высокую плотность тока без опасения преждевременного расплавления электрода и выплескивания металла, что позволяет увеличивать скорость подачи проволоки в дугу, соответственно повышая производительность сварки.

При толщине листов 10(мм) автоматическая сварка под флюсом снижает трудоемкость сварочных работ в два раза, а при больших толщинах - в четыре и более раза.

2. Высокие механические свойства и плотность наплавленного металла шва благодаря полной защите расплавленного металла флюсом от окисления, замедленному охлаждению, улучшению структуры наплавленного металла, удалению из него растворенных газов, обеспечению надежного провара корня и кромок шва.

3. Экономию электродной проволоки вследствие отсутствия потерь на угар, разбрызгивание и огарки.

4. Экономию электроэнергии благодаря лучшему использованию тепла сварочной дуги.

5. Менее вредно влияет на зрение сварщика, так как дуга горит под слоем флюса. При сварке не требуется применять щитки или шлемы для защиты зрения.

6. Автоматизацию и механизацию процесса сварки.

7. Упрощение контроля сварочного процесса.

Благодаря этим преимуществам автоматическая сварка нашла широкое распространение в котлостроении, судостроении, при изготовлении строительных металлоконструкций, резервуаров, цистерн, нефтяном и химическом машиностроении, где автоматической и полуавтоматической сваркой выполняется свыше 60% всего объема сварочных работ.

Металлические электроды, предназначенные для дуговой сварки сталей различных марок, имеют специальные покрытия (обмазки). Покрытия защищают расплавленные капли электродного металла и сварочной ванны от воздействия кислорода и азота воздуха, повышают стабильность горения дуги, в ряде случаев обеспечивают раскисление металла ванны, а иногда и легирование металла шва необходимыми элементами для сообщения ему специальных свойств.

Для повышения стабильности горения дуги в покрытие вводятся сода, поташ, углекислый барий, двуокись титана и др.

Защиту сварочной ванны от воздуха обеспечивают шлакообразующие компоненты (мрамор, полевой шпат, кварцевый песок, доломит, каолин, титановый концентрат, марганцевая руда и др.), а также газообразующие вещества (крахмал, декстрин, древесная мука, оксицеллюлоза). Шлакообразующие компоненты, расплавляясь в дуге, образуют шлаковую оболочку на поверхности капель электродного металла и шлаковое покрытие на поверхности сварочной ванны, защищая таким образом металл от контакта с воздухом. Газообразующие компоненты покрытия образуют при сгорании в дуге газовую защитную атмосферу, которая оттесняет воздух от зоны сварки.

При недостаточном количестве легирующих элементов в стержнях электродов, предназначенных для сварки легированных и высоколегированных сталей, для сообщения шву специальных свойств в состав покрытия иногда вводят хром, никель, молибден, ниобий, титан и др. в виде ферросплавов или металлических порошков. Если данный элемент присутствует в электродном стержне в достаточном количестве, то в покрытие его не вводят.

Переход большинства легирующих элементов из покрытия в шов зависит от окислительной способности шлака.

Металлургические и технологические свойства сварочных шлаков зависят от их вязкости, температуры и скорости затвердевания, газопроницаемости, удельного веса.

Вязкость шлака оказывает влияние, на активность протекания металлургических реакций, а также на степень дегазации металла сварочной ванны и всплывания шлаковых включений. Если сварочный шлак очень вязок, дегазация сварочной ванны затрудняется. Уменьшение вязкости шлака достигается за счет введения фтористых соединений, например плавикового шпата (CaF2), фтористого натрия (NaF), за счет введения титанового концентрата и других компонентов.

Температура застывания шлака должна быть ниже температуры плавления металла и находиться в пределах 1100—1200° С. В этом случае шлак не будет препятствовать выделению газов из расплавленного металла. В то же время шлак должен быстро застывать с поверхности, обеспечивая хорошее формирование сварного шва. Особенно важно обеспечить хорошее формирование при сварке вертикальных и потолочных сварных швов. Наилучшие результаты при потолочной и вертикальной сварке обеспечивают электроды с покрытиями, дающими «короткие шлаки».

Как указывалось выше, при сварке ручными электродами большое значение имеют устойчивость горения дуги, коэффициент наплавки, коэффициент потерь, склонность металла к образованию трещин, пор и т. п.

Автор: Козлов Владимир Анатольевич
Источник: http://www.electrodof.ru/articles.php?id=1

В процессе сварочных работ неизбежны такие эффекты как излучение электрической дуги, выделение сварочных аэрозолей, интенсивные искры и брызги расплавленного металла. Из менее опасных можно отметить шум, возникновение электромагнитных полей, появление аэроионов. Все это в процессе сварки оказывает отрицательное воздействие организм человека, выполняющего эти работы, что приводит к возникновению травм и профессиональных заболеваний.

Средства индивидуальной защиты и спецодежда обязательны для качественного и безопасного выполнения работ. К средствам защиты относятся перчатки диэлектрические, латексные перчатки, диэлектрические штампованные коврики, диэлектрические боты, диэлектрические пояса, кожаные предохранительные ремни, когти, лазы универсальные для подъема на ж/б опоры, маска электросварщика, очки защитные закрытые.

Рукавицы брезентовые ОП (огнеупорные) используются при сварочных работах и предназначены также для горячих цехов. Основа рукавиц — брезент с огнеупорной пропиткой. Защищают от значительных истирающих нагрузок.

Краги изготовлены из брезента с огнестойкой пропиткой (плотность 450 г/м2) и отстрочены двойным швом. Из-за большей длины получаются дополнительные защитные свойства, предохраняющие от раскаленных искр при интенсивных сварочных работах.

Средства индивидуальной защиты сварщика включают в перечень индивидуальную защиту органов дыхания (вредные производные процесса — сварочные аэрозоли, составляющие сварочных дымов) — блоки подачи очищенного воздуха; слуха (повышенный шум); зрения (фильтрация ИК и УФ излучений, светофильтры с авто затемнением) — маски сварщика; огнестойкая спецодежда для сварки.

Из помещения, где производятся сварочные работы, необходимо удаление загрязненного воздуха или его фильтрация, в случае забора чистого воздуха вблизи с источником выделения фильтрация реализуется на базе систем внутрицеховой вентиляции и передвижных фильтровентиляционных агрегатов.

Маска для использования при сварочных работах изготавливается из негорючего фиброкартона, снабжена наголовником, который надежно фиксируется. Сварочная маска предназначена для защиты глаз и лица человека, выполняющего работы, от воздействия прямых излучений электросварочной дуги, брызг, искр.

Автор: Козлов Владимир Анатольевич
Источник: http://www.svarus.ru/articles.php?id=5

Процесс сварки представляет собой, сложное соединения твёрдых материалов (металлов) получаемый в результате межатомных соединений, вызываемых местным сплавлением или при совместной деформировании свариваемых частей. С помощью сварки получают изделия из металла и неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс и др.). Применяя определённые режимы сварки, можно наплавлять слои металла различной толщины и различного состава. На необходимом оборудовании в определенных условиях можно осуществлять процессы, прямо противоположные по своей сущности процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.

Методы сварки металлов, в настоящее время, разделяют на две группы: сварка плавлением (так же называется сваркой в жидкой фазе), это первая группа, и сварка давлением, (она же сварка в твёрдой фазе). При сварке плавлением происходит соединение в одно целое без приложения внешних сил, в результате расплавления и взаимного растворения материала.

Для получения сварки давлением, необходимо приложить внешнее усилие, тогда то и произойдёт процесс соединение частей возможного расплавления. Граница между этими группами не всегда достаточно чёткая, например, возможна сварка с частичным оплавлением деталей и последующим сдавливанием их (контактная электросварка). В предлагаемой классификации в каждую группу входит несколько способов. К сварке плавлением можно отнести: дуговую сварку, плазменную, электрошлаковую, газовую сварку и некоторые другие виды сварки. А сварка давлением, это горновая сварка, холодная и ультразвуковая сварки, так же некоторые другие виды сварки.

Несмотря на дальнейшее развитие дуговой сварки и расширения ассортимента сварочных материалов, Россия теряет свои позиции на Мировом рынке. По масштабам использования передовых методов сварки страна занимает первое место в Европе, без малейшей натяжки утверждал 30 лет назад ректор МВТУ Г.А.Николаев. Мысль может быть усилена, если вспомнить огромный вклад, вложенный российскими учеными в осмысление и создание стройной теории дугового разряда, в разработку на ее основе весьма сложного технологического процесса, которым пользуется во всём мире и который можно назвать русским. Сегодня академик Николаев ужаснулся бы тому, как беспечно страна лишилась приоритета, с какой легкостью откатились российские специалисты на задворки мировой сварочной технологии. Наша задача возродить былую мощь РОССИИ в сварочном производстве и технологиях сварки.

Автор: Козлов Владимир Анатольевич
Источник: http://www.svarus.ru/articles.php?id=4

Сварка — это один из ведущих технологических процессов обработки металлов. Большие преимущества сварки обеспечили ей широкое применение в народном хозяйстве. С помощью сварки осуществляется производство судов, турбин, котлов, самолётов, мостов, реакторов и других необходимых конструкций.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Сварное соединение металлов характеризует непрерывность структур. Для получения сварного соединения нужно осуществить межмолекулярное сцепление между свариваемыми деталями, которое приводит к установлению атомарной связи в пограничном слое.

Если зачищенные поверхности двух соединяемых металлических деталей при сжатии под большим давлением сблизить так, чтобы могло возникнуть общее электронное облако, взаимодействующее с ионизированными атомами обоих металлических поверхностей, то получаем прочное сварное соединение. На этом принципе основана холодная сварка пластичных металлов.

При повышении температуры в месте соединения деталей амплитуды колебания атомов относительно постоянных точек их равновесного состояния увеличиваются, и тем самым создаются условия более легкого получения связи между соединяемыми деталями. Чем выше температура нагрева, тем меньшее давление требуется для осуществления сварки, а при нагреве до температур плавления необходимое давление становится равным нулю.

Принципиальная сущность процесса сварки очень проста. Поверхностные атомы куска металла имеют свободные, ненасыщенные связи, которые захватывают всякий атом или молекулу, приблизившуюся на расстояние действия межатомных сил. Сблизив поверхности двух кусков металла на расстояние действия межатомных сил или, говоря проще, до соприкосновения поверхностных атомов, получим по поверхности соприкосновения сращивание обоих кусков в одно монолитное целое с прочностью соединения цельного металла, поскольку внутри металла и по поверхности соединения действуют те же межатомные силы. Процесс соединения после соприкосновения протекает самопроизвольно (спонтанно), без затрат энергии и весьма быстро, практически мгновенно.

Объединение отдельных объёмов конденсированной твёрдой или жидкой фазы в один общий объём сопровождается уменьшением свободной поверхности и запаса энергии в системе, а потому термодинамический процесс объединения должен идти самопроизвольно, без подведения энергии извне. Свободный атом имеет избыток энергии по сравнению с атомом конденсированной системы, и присоединение свободного атома сопровождается освобождением энергии. Такое самопроизвольное объединение наблюдается на объёмах однородной жидкости.

Гораздо труднее происходит объединение объёмов твёрдого вещества: приходится затрачивать значительные количества энергии и применять сложные технические приёмы для сближения соединяемых атомов. При комнатной температуре обычные металлы не соединяются не только при простом соприкосновении, но и при сжатии значительными усилиями. Две стальные пластинки, тщательно отшлифованные и пригнанные, подвергнутые длительному сдавливанию усилием в несколько тысяч килограммов, по снятии давления легко разъединяются, не обнаруживая никаких признаков соединения. Если соединения возникают в отдельных точках, они разрушаются действием упругих сил при снятии давления. Соединению твёрдых металлов мешает, прежде всего, их твёрдость, при их сближении действительное соприкосновение происходит лишь в немногих физических точках, и расширение площади действительного соприкосновения достаточно затруднительно.

Металлы с малой твёрдостью, например, свинец, достаточно прочно соединяются уже при незначительном сдавливании. У более важных для техники металлов твёрдость настолько велика, что поверхность действительного соприкосновения очень мала по сравнению с общей кажущейся поверхностью соприкосновения, даже на тщательно обработанных и пригнанных поверхностях.

На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности металла — окислы, жировые плёнки и пр., а также слои адсорбированных молекул газов, образующиеся на свежезачищенной поверхности металла под действием атмосферы почти мгновенно. Поэтому чистую поверхность металла, лишенную слоя адсорбированных газов, можно сколько-нибудь длительно сохранить лишь в высоком вакууме. Такие естественные условия имеются в космическом пространстве, где металлы получают способность довольно прочно свариваться или схватываться при случайных соприкосновениях. В обычных же, земных условиях приходится сталкиваться с отрицательным действием, как твёрдости металлов, так и слоя адсорбированных газов на поверхности. Для борьбы с этими затруднениями техника использует два основных средства: нагрев и давление. Поскольку данная работа посвящена сварке металлов посредством плавления, сварка давлением ниже подробно освещаться не будет.

Автор: Козлов Владимир Анатольевич
Источник: http://www.svarus.ru/articles.php?id=3

Одним из важнейших факторов экономического развития давно считается сварочное производство всего мира. Это не простой, наукоемкий сегмент развития, который обеспечивается активными разработками новых технических решений, новейших технологий для постоянного расширения сфер применения промышленной сварки.

20 век стал переломным периодом наиболее активного развития сварочного производства, практически во всех сферах народного хозяйства: в машиностроении, строительстве, судостроении. Новые технологии предоставили сварщикам необходимые ноу-хау, благодаря которым стала возможной прочная сварка деталей толщиной в несколько микрометров. Сварочные аппараты работают на Земле, под водой и даже в открытом космосе. Сварочное производство является важной частью практически любого производственного процесса, будь то конвейерный выпуск, или разовые работы.

Однако, более 70% выпускаемого в мире металлопроката используется для создания сварных конструкций и изделий из металла. Благодаря тому, что металлоконструкции, созданные с помощью сварки, отлично перерабатываются, они являются наиболее дружественными к окружающей среде среди всех разновидностей подобных сооружений, что предопределило их успех и дальнейшее развитие.

Специалисты оценивают отрасль сварочных услуг и техники в 40-50 миллиардов долларов США и отмечают тенденцию к дальнейшему росту. Это подтверждается тем фактом, что сегодня все больше предприятий переходят на новейшее автоматизированное оборудование, основанное на лучевых технологиях. Высокая стоимость этих агрегатов довольно быстро окупается благодаря отличным показателям качества и скорости работы.

По оценкам специалистов компании «Optech Consulting» в 2005 году лазерных систем и технологических лазеров для сварочного производства было продано более чем 6 млрд. долларов США. Прогнозы на 2010 еще более прагматичны - аналитики предсказывают затраты мировой промышленности на лазерные комплексы в объемах, превышающих 11 млрд. долларов США.

Современное сварочное производство характеризуется высоким удельным весом технологических ноу-хау, сварочные комплексы отличаются максимальной автоматизацией и роботизацией. Кроме непосредственно сварочных функций такие комплексы могут заменять человека также в области диагностики, управления и контроля всего производственного процесса, связанного со сваркой и сварочным производством.

Автор: Козлов Владимир Анатольевич
Источник: http://www.svarus.ru/articles.php?id=2