Для начала разберемся что мы понимаем под понятием тонколистового металла. Это тонкий лист холодного проката листового металла толщиной 0,6 – 3 мм? Или это тонкий лист проката толщиной 1,5 – 4 мм? Точного определения этого понятия не существует, поэтому мы создадим его сами. Листы, трубы и профили с толщиной стенки до 3 мм. Тем самым мы вступаем в область очень широкого использования таких материалов в инженерной практике. А также в области частой сварки.
Необходимо помнить несколько основных принципов:
Чем лист тоньше, тем больше риск его деформации. Это связано и с материалом пластины – нержавеющая сталь будет деформироваться больше, чем черный лист.
Для качественной сварки важна правильная подготовка работ. Беспорядок на рабочем месте в значительной степени влияет на возможность точной сборки деталей и, следовательно, и результата сварки.
Не менее важным является выбор технологии сварки. Она может значительно повлиять на внешний вид сварного шва, площадь деформации, а также количество возможных дефектов.
На основе рассмотрения этих принципов, мы получим выбор оптимального процесса производства.
Подготовка производства
Листовой метал, трубы или профили перед сборкой необходимо зачистить. Для тонколистового металла можно использовать различные технологии. Каждая имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Попробуем в них разобраться.
Стрижка – очень часто используемая технология. Быстрая, производительная, точная. Даже так, но она имеет свои недостатки. На отрезаемых краях часто появляются заусенцы, которые впоследствии могут сделать проблемы во время сварки. У листов малой ширины в листовом металле, происходят искривления вырезки. Их выпрямление является достаточно проблематичным. У труб и профилей общей проблемой являются вмятины верхней кромки.
Резка – для тонколистового металла, как правило, очень проблемная технология. Благодаря большому тепловому смещению испытывают большие деформации. Скорость резки краев не достаточно прямая и точная. Кроме того, эту технологию можно использовать только для углеродистой стали.
Резка плазмой – значительно лучше. Конические сечения, на малых толщинах практически не отражены. Скорость резки является достаточной для того, чтобы избежать большой деформации.
Лазерная резка – лучшая из тепловых технологий. Высокая точность и качество реза, минимальные деформации. Благодаря высокой скорости резки это самый эффективный метод деления.
Резка струей воды – очень хорошее качество, без деформаций, без термического воздействия. Сокращение сравнимо с лазером. Благодаря низкой скорости резки довольно дорогостоящий метод.
Когда листы предварительно согнуты необходимо как можно более точно составить план работ. Особенно при поточном производстве, сборка очень важна. Даже умеренное отклонение приведет к непригодности заданных сварочных параметров, что проявляется в неисправностях работы. Если процесс сварки механизирован, то требования точности сборки являются еще более строгими. И поэтому целесообразно использование аппаратов, которые обеспечивают повторяемость установления деталей с требуемой точностью.
MAG сварка – углеродистой стали
MAG сварка для тонколистового металла является, очень часто используемым методом. Эта сварка - быстрая, качественная и имеет широкую область применения. Чем меньше толщина метала, тем сложнее использование этого метода, главным образом с точки зрения возможного прожигания деталей сваркой. И поэтому в нормативах появляются параметры сварки до толщины 1,5 мм. С другой стороны, этот метод менее чувствителен к неточности сборки отдельных частей. Потому что у сварных швов, выполняемых на тонких материалах, внешний вид является очень важным, многое зависит от оптимальной настройки параметров сварки. Диаметр проволоки не должен превышать 1 мм, но чаще всего используется 0,8 мм. Важным является и выбор защитной атмосферы предпочтительнее выбирать смесь с меньшим содержанием аргона (например, STARGON C8), вред может принести даже небольшое добавление кислорода (STARGON PB). Низкое содержание активных ингредиентов гарантирует стабильную дугу с низким разбрызгиванием. Благодаря узкому проникновению также снижается риск перегорания сварной части.
У роботизированного или, по крайней мере механизированного способа сварки тонких листов, часто можно с успехом использовать мощное ускоренное короткое замыкание. Это способствует не только повышению производительности, но и к снижению деформации деталей сваркой.
Конкретной статистикой сварки слабых листов являются покрытые листы. Чаще всего мы сталкиваемся с гальванизированными или алюминированными поверхностями. Наиболее часто используемый вариант сварки с обычной стальной проволокой G3Si1. Недостатком, однако является то, что дуга слишком горячая и вызывает нарушения покрытия на листе. Это требует восстановления покрытия после окончания сварки, чаще всего покраской. Другой вариант заключается в использовании проволоки бронзового века, например, CuSi3 или CuAl8. Провода плавятся при более низких температурах, так что нарушения покрытия минимальная. Кроме того, сам провод коррозионно устойчив. Не возникает такой необходимости покрытия после сварки.
У оцинкованных листов при сварке стальной проволокой является более выгодным использовать смесь с более высоким содержанием CO2 (например, STARGON C18), потому что лучше справится с риском возникновения. Для бронзового провода подходит аргон. Можно использовать короткое замыкание и импульсную дугу.
У алюминированных листов возможен такой же процесс, как и у оцинкованных. Но результаты в основном хуже, потому что слой алюминия препятствует равномерному переходу рабочего металла до основного материала. Шов получается грубым. Хорошие результаты были достигнуты с проводом 309LMo. Интересно, что здесь лучше всего зарекомендовал метод сварки коротким замыканием, который качеством сварного шва значительно превзошел импульсную дугу.
TIG сварка – углеродистой стали
Метод TIG сварки углеродистых сталей используется наименее часто, так как он мало продуктивен. Тем не менее, есть ряд продуктов, где из-за высокого качества работ стоит использовать именно этот метод. Очень важным является подготовка подключаемых частей. Если в результате шов по внешнему виду и прочности совершенно, не может быть, смещен с разными промежутками. Поэтому у труб необходимо осуществлять калибровку, т. е. согласование внутренних диаметров так, чтобы было возможно выполнить равномерное соединение. Он также должен быть защищен защитной атмосферой - у углеродистой стали - аргоном. Незащищенный корень «коксование», для такой сварки неприемлемы.
Выбор параметров сварки и защитного газа довольно прост. Газом является аргон и параметры сварки должен знать каждый сварщик. Используется постоянный ток, расход газа в диапазоне 3 – 6 l/min. (для защиты корня достаточно 3 – 4 л/мин). Хотя для очень небольшой толщины (до 2 мм) рекомендуется даже небольшой диаметр вольфрамовых электродов (1 – 1,6 мм), не проблема использовать 2 или 2,4 мм. Многое зависит от угла заострение. Как правило – чем острее кончик, тем шире шов.
Наиболее распространенными типами сварных соединений являются сварные швы труб и профилей, их набеги и комплекты. Часто мы их видим на рамах велосипедов и мотоциклов.
MAG сварка – аустенитных сталей
Для MAG сварки аустенитных сталей чаще всего мы используем смесь STARGON C2 и STARGON O2. Но если мы хотим весь процесс ускорить и достичь гладкой поверхности работ, необходимо использовать смеси, содержащие небольшие количества водорода (HYDROSTAR PB.SS). Водород, как очень хороший проводник тепла, улучшит переход рабочего металла до основного материала и расширит проникновение. Речь идет о очень хорошей компенсации дорогого гелия. Мы говорим о тонколистовом металле поэтому понятно, что не рекомендуется использовать диаметр проволоки, больше чем 1,0 мм. Но даже для небольшой толщины можно использовать удаление сердцевины провода и желательно рутил. Благодаря покрытию шлаком не происходит окисление поверхности рабочего металла, и он визуально очень хороший.
Просто обратите внимание на защитный газ – против всех допущений предпочтительнее использовать смеси с более высоким содержанием CO2, например, STARGON C18. Дуга будет более стабильной и ее также легче контролировать. Удаление сердцевины провода, подходит не для всех типов сварных соединений. Там, где мы должны иметь гарантированно проваренный корень мы можем столкнуться с проблемами.
TIG сварка – аустенитных сталей
Метод TIG сварки чаще всего используется только для сварки аустенитных сталей. Потому что он часто используется для продукции пищевой и химической промышленности, у которых высокие требования к качеству соединительных работ, главным образом на его плавный переход до базового материала. Основным защитным газом является аргон, который дает очень хорошие результаты, а также смеси аргона и водорода (HYDROSTAR H2 – HYDROSTAR H5). Как и в MAG сварке и здесь водород увеличивает текучесть рабочего металла. Сварные швы являются более гладкими и можно повысить скорость сварки.
У сварных соединений аустенитной стали очень важным является газовая защита корня. По сравнению с другими материалами здесь важным является выбор защитной атмосферы. Можно использовать аргон, а также смеси аргона с водородом (HYDROSTAR H2 – H7), наиболее приемлемые смесь азота с водородом HYDROSTAR H5N или HYDROSTAR H10N.
При выборе газа для защиты корня необходимо считаться с тем, что смесь азота с водородом легче, чем воздух, и что, таким образом, они будут подниматься вверх.
MIG сварка – алюминиевого сплава
Сваривание тонколистового металла методом MIG сварки довольно редко. Так как здесь большой риск конфискации, потому что, благодаря большой теплопроводности алюминиевых сплавов, происходит быстрый разогрев деталей в процессе сварки. Это в основном требует постоянного снижения параметров или скорости сварки. Кроме того, существует проблема, зажигая дуги и быстрое плавление основного материала. Чем материал слабее, тем эти проблемы больше. Кроме того, необходимо использовать небольшой диаметр проволоки, что часто приводит к ее запутыванию в процессе подачи даже при незначительных сбоях (провод очень мягкий). Тем не менее можно также с помощью этого метода сделать очень красивое и хорошее качество сварных швов. В качестве защитного газа для слабых материалов используется в основном аргон. Смесь с гелием (например, HELISTAR He30) используется в тех случаях, когда касается сварки материалов различной толщины. Гелий действительно позволит быстрее нагреваться материалу, что снижает риск сожжение тонкого металла.
Интересным является влияние алюминиевых сплавов на внешний вид сварного шва. У сплава AlSi возникает белое покрытие в окрестности сварного шва, для сплавов AlMg от коричневого до черного (как будто дымный).
TIG сварки алюминиевый сплав
Слабые листы, трубы и профили из алюминиевых сплавов, чаще всего свариваются методом TIG сварки. Необходимо использовать переменный ток, который способствует удаления оксидов алюминия из мест сварки. Защитным газом является аргон, иногда целесообразно использовать смесь аргона с гелием (например, HELISTAR He30) для сварки деталей разной толщины.
Постоянный ток можно в крайнем случае использовать только при использовании гелия или смеси гелия и 10 % аргона. Результаты, не восхитительны. Баня плохо отслеживается, сварщик видит только пояс нарушенных окислов алюминия, которая не охватывает всю ширину бани.
С современными сварочными аппаратами, сварка алюминиевых сплавов, значительно упрощена.
Вывод
Сварка тонколистового металла, и тонкостенных труб и профилей требует определенных мер. Мы не должны пренебрегать приготовлениями, потому что требования к точности здесь выше, чем у более толстых материалов. Мы должны считаться с большим деформационным влиянием теплового воздействия на материалы. Мы должны правильно выбрать подходящую технологию и связанные с ней параметры. Остальное зависит только от квалификации сварщика или надежности сварочного робота.
Конечно, существует еще целый ряд технологий, которые могут быть использованы для сварки тонких листов. Плазма, лазер, пайка пламенем или MIG пайки – также интересные технологии. В конечном итоге мы хотим получить такой шов за который не стыдно.
