Как снизить разбрызгивание металла при полуавтоматической сварке

После сварки на поверхности соединяемых материалов иногда остаются крошечные капли застывшего металла. Во время дуговой сварки они отрываются («стреляют») или выплескиваются из сварочной ванны. Брызги охлаждаются на воздухе, затвердевают в маленькие круглые шарики и залипают на металлической поверхности.

Хотя небольшое количество сварочных брызг обычно не считается чем-то плохим (особенно если их после этого убрать), слишком интенсивное разбрызгивание может стать настоящей проблемой. В условиях более производительной полуавтоматической сварки брызги могут не только привести к простоям на очистку, но и вызвать перерасход материалов. Наконец, каплями расплавленного металла можно опасно обжечься.

Активно предлагая в своих каталогах различные виды металлопродукции, в том числе, и сварочную проволоку любых диаметров, ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» не может пройти мимо вопросов, связанных с разбрызгиванием металла при сварке.

Почему образуются сварочные брызги

Классификация

Чаще всего брызги возникают вследствие ошибок настройки сварочных параметров, которые обуславливают нестабильность горения сварочной дуги.

Общепринятая группировка причин включает в себя: 

1. Неправильные настройки: если сила тока (нагревание) слишком высока или напряжение/вольтаж на дуге слишком низкое, проволока плавится неравномерно. 

2. Грязный металл: ржавчина, окалина, краска или масло на поверхности в процессе нагрева образуют газы, которые выталкивают металл из расплава (на сленге сварщиков он «плюется»). 

3. Плохой защитный газ: использование неправильного состава газа или неверный его расход нарушает дугу. 

4. Неправильно установленный угол горелки: удержание горелки под неправильным углом или слишком быстрое перемещение провоцирует разбрызгивание.

5. Плохое состояние деталей механизма подачи, что приводит к периодическому заеданию подающих роликов.

6. Неочищенные от нагара токоподводящие контакты.

Большинство проблем со сварочными брызгами возникает при газовой дуговой сварке, известной как сварка MIG/MAG.

Подробный анализ причин

Основными факторами появления брызг считаются сварочная ванна, сварочная проволока или их комбинации. Например, сварочная ванна может быть нарушена, вследствие чего расплавленный материал разбрызгивается, или сварочная проволока может выбросить основной металл из сварочной ванны еще до начала сварки. Альтернативно, сварной валик может оторваться и разлететься в результате отталкивания дуги. 

Как уже отмечалось, появление сварочных брызг может быть вызвано множеством различных факторов, хотя основной причиной является нарушение работы сварочной ванны при попадании проволоки в сварной шов. 

Обычно это вызвано настройками силы тока и напряжения, используемыми во время сварки. Если напряжение слишком низкое или сила тока слишком высокая, дуга становится слишком «холодной», чтобы проволока и сварочная ванна оставались расплавленными. Инициируется так называемый обрывной эффект на проволоку.  Он проявляется как при низком, так и при высоком диапазоне тока, вызывая хлопки, приводящие к разбрызгиванию.

Выбор сварочного газа также может привести к образованию брызг. Например, углекислота CO2 экономически эффективна, поскольку увеличивает энергию дуги, но, с другой стороны, интенсифицирует процесс разбрызгивания. Поэтому часто в качестве защитного газа используют не двуокись углерода, а аргон. 

Другие причины появления брызг включают в себя контакт сварочной капли со сварочной ванной, а также разбрасывание основного металла перед плавлением во время процессов с короткой дугой. Альтернативно, сила отталкивания дуги может привести к отрыву и разлету сварного валика. В режиме шаровидного переноса сварочные брызги также могут быть вызваны попаданием сварочной капли в расплавленную сварочную ванну.

Причины появления сварочных брызг могут усугубляться: 

• Плохим качеством сварочной проволоки; 
• Использованием слишком длинных или коротких дуг;
• Неподходящим составом газовых смесей;
• Неудовлетворительным состоянием сварочной поверхности;
• Неправильным углом наклона сварочной горелки;
• Неверно установленной скоростью подачи проволоки с катушки;
• Ошибкой в определении места заземления;
• Потерей части объема защитного газа, например, из-за ветра;
• Наличием избыточной влаги в окружающей атмосфере.

Сварочные брызги потенциально могут стать причиной ожогов, поскольку расплавленные капли перемещаются по воздуху. По мере охлаждения эти капли прилипают к основному материалу и окружающей его поверхности, вызывая трудно исправимые дефекты.

Как снизить образование сварочных брызг

Уменьшить разбрызгивание можно, но универсального решения нет - разные причины требуют разных методов решения проблемы.

Состав металла и наполнителя

Ряд материалов может содержать присадки, но при этом ухудшать свариваемость, что приводит к образованию брызг. То же самое можно сказать и о некоторых типах применяемой сварочной проволоки. 

Чтобы предотвратить неприятность, достаточно убедиться, что используемые вами материалы и продукты имеют достаточно высокое качество, чтобы предотвратить или уменьшить разбрызгивание.

Грязь или загрязнения 

Они могут вызвать разбрызгивание расплавленного металла, что приведет к образованию брызг при сварке. Источники - защитные покрытия и масла, которые необходимо удалить, чтобы уменьшить образование разлетающихся в стороны капель расплава. Сварочную проволоку также необходимо содержать в чистоте.

Решения: 

• Обеспечить удаление грязи, масла и ржавчины с каждой стороны сварного шва, используя проволочную щетку, шлифовальный станок или лепестковый круг;
• Расходные материалы и сменные детали горелки – наконечники, мундштуки - следует хранить в чистом и сухом месте, чтобы они не ржавели и не загрязнялись пылью или маслами.

Настройки сварки

Хотя при настройке сварочного аппарата можно использовать общие эмпирические правила, на самом деле каждый сварной шов имеет свои идеальные настройки. В частности, если в зоне сварки не будет необходимого количества тепла и проплавления, сварочная ванна может ликвидироваться и вызвать повышенное разбрызгивание.

Настройки сварщика различаются при сварке MIG и TIG.

В первом случае требуется выставить правильную скорость подачи проволоки. Если она будет слишком высокой, металлическая проволока попадет в расплавленную ванну и вызовет ее разбрызгивание. Если подача будет слишком медленной, проволока испарится до того, как достигнет сварного шва, что тоже приведет к образованию брызг.

Использование неправильной полярности также может привести к чрезмерному разбрызгиванию. Поэтому не забудьте проверить, что вы выбрали правильный тип проволоки - сплошную или порошковую. Кроме того, убедитесь, что скорость потока газа, состав и тип защитного газа правильные, поскольку эти факторы также могут увеличить разбрызгивание. 

Проверяют также настройки сварочного аппарата – полярность и соответствие типа проволоки. Ток и/или напряжение должны обеспечивать хороший нагрев и проплавление сварного шва. Эти настройки должны соответствовать скорости подачи проволоки, соответствующей вашим навыкам и требованиям сварки. Также убедитесь, что из наконечника мундштука торчит нужное количество проволоки. Оно может варьироваться в зависимости от геометрии сварного шва, но обычно составляет около 10 мм. Кроме того, необходимо убедиться, что используется правильный газ для сварки и что в зоне сварки имеется хорошая, равномерная газовая подушка.

В случае сварки неплавящимся электродом (TIG) также важна скорость движения. Это связано с настройками тока и/или напряжения; если дуга слишком горячая, перемещение придется увеличить, иначе могут возникнуть брызги. Однако, если температура дуги, наоборот, слишком низкая, сварка будет прерывистой и может привести к прилипанию, образующему визуально неприглядный шов с застывшими каплями металла.

В обоих методах главное — практика и опыт, поэтому новичкам рекомендуется попрактиковаться в настройках, медленно изменяя их, чтобы найти те, которые лучше всего подходят для ваших сварных швов.

Техника сварки

Как отмечалось выше, скорость, с которой двигается горелка при сварке MIG или TIG, может увеличить количество брызг. Это может быть вопросом техники, улучшить которую можно только практикой. Однако следует учитывать и другие специфические факторы. Например, сварка MIG будет создавать больше брызг при прохождении под углом 15°. С другой стороны, при сварке TIG, если дуга слишком длинная, количество сварочных брызг увеличится.

При сварке MIG движение горелки от себя («проталкивание») обеспечивает лучшее распределение тепла и меньшее разбрызгивание, чем движение на себя («вытягивание»).

Как подчеркивалось выше, угол сварочного пистолета не должен превышать 15°; если он слишком крутой, вы создадите больше брызг. Скорость сварки также важна: не слишком высокая и не слишком медленная, поскольку она не только приведет к увеличению количества брызг, но и может ухудшить качество сварного шва.

Скорость сварки также важна при сварке TIG или контактной сварке. Слишком быстрое перемещение способствует более интенсивному разбрызгиванию металла, что может быть вызвано слишком высоким значением тока или напряжения. Длина дуги также должна быть правильной: практическое правило заключается в том, чтобы длина дуги была равна длине металлического сердечника электрода.

Оборудование

Проблемы со сварочным полуавтоматом также могут стать причиной разбрызгивания. Среди факторов риска:

• Неустойчивая подача проволоки;
• Плохое заземление;
• Отсутствие потока защитного газа;
• Изношенный или неподходящий размер контактного наконечника. 

Любая проблема, влияющая на ток, подачу присадочного материала или защитный газ, может привести к увеличению количества сварочных брызг.

Для получения высококачественных сварных швов без брызг важно убедиться, что ваше оборудование работает правильно. Это включает в себя очистку зажима заземления, чтобы он имел хороший контакт (тогда сила тока будет постоянной). 

При сварке MIG вы должны убедиться, в том, что:

• Подача проволоки имеет правильное натяжение, без каких-либо заеданий или ограничений;
• Шланги-регуляторы и газовые отверстия подсоединены, чисты и работают правильно;
• Защитный газ поступает беспрепятственно;
• Контактный наконечник - подходящего размера и в хорошем состоянии.

Проверку ведут до начала сварочных работ.

Удаление сварочных брызг

Предположим, что, несмотря на все меры предосторожности, у вас все равно остались брызги от сварки, которые необходимо устранить.

Есть несколько методов, которые можно использовать для очистки, хотя они могут отнимать много времени:

1. Брызги можно удалить путем шлифования, хотя это может занять много времени. Однако, потери времени могут быть сокращены, если возможно применить угловую шлифовальную машину в рамках отделочных работ.

2. Ручные инструменты, такие как молоток сварщика или долото, являются еще одним методом удаления брызг. Их конструкция специально разработана для быстрого удаления сварочных брызг без повреждения основного металла.

Вместо того, чтобы удалять брызги после сварки, вы можете использовать спреи, гели или ленты для защиты от брызг, чтобы в первую очередь предотвратить прилипание брызг. При использовании лент часто рекомендуется использовать алюминиевую ленту, поскольку она выдерживает нагрев брызг и не откладывается на поверхностях соединяемых изделий.

Иногда оказывается эффективным применение металлопорошковой проволоки. Если вы выполняете сварку MIG, переключитесь на металлопорошковую проволоку (при наличии соответствующего оборудования и допустимости технологии для вашей задачи), в которой используются специальные вещества для создания гладкой дуги и минимизации брызг.

Заключение: причины разбрызгивания металла при сварке полуавтоматом и способы их устранения 

 Систематизация причин приведена в таблице.

Категория	Конкретная причина	Почему это вызывает разбрызгивание	Как устранить/исправить
Режим сварки (ток и напряжение)	Слишком низкое напряжение	Проволока постоянно втыкается в металл, не плавясь, вызывая небольшие взрывные короткие замыкания	Повышайте напряжение до тех пор, пока дуга не станет ровной
	Слишком высокие напряжение/сила тока	Сильное нагревание создает неустойчивую, турбулентную дугу, которая разбрасывает расплавленные капли	Уменьшите настройки мощности в соответствии с толщиной металла
Несогласованность работы механической и электрической части полуавтомата	Слишком высокая скорость подачи проволоки	Проволока входит в сварочную ванну быстрее, чем ток может расплавить ее, вызывая физическое выталкивание	Уменьшите скорость подачи проволоки или немного увеличьте напряжение
Полярность	Неправильная полярность	Неправильное направление тока нарушает перенос металла и вызывает неустойчивое поведение дуги	Проверьте руководство пользователя; установите аппарат на режим положительного электрода постоянного тока для стандартной сварки MIG
Состояние свариваемых изделий	Загрязненный основной металл	Ржавчина, масло, краска или прокатная окалина горят и испаряются. При этом газ быстро расширяется, выдувая расплавленный металл	Перед сваркой полностью очистите металл с помощью угловой шлифовальной машины, проволочной щетки или обезжиривателя
Защитный газ	Неверно подобранный состав	Чистая углекислота CO2 вызывает более резкую и менее стабильную дугу по сравнению со смесями аргона. Низкая скорость потока приводит к загрязнению сварного шва воздухом	Используйте газовую смесь, богатую аргоном (например, 75 % аргона и 25 % CO2). Отрегулируйте расходомер на 0,4…0,75 куб. м в час
Техника сварки	Неправильный угол горелки	Слишком плоское удержание горелки (более 15 градусов) нарушает покрытие защитным газом и вызывает турбулентность	Держите горелку под рабочим углом от 5 до 15 градусов от вертикали
	Слишком большой вылет	Большое расстояние между контактным наконечником и основным металлом ослабляет дугу и газовую защиту	Поддерживайте постоянный вылет в пределах от 10…12 до 25 мм
Оборудование	Плохое заземляющее соединение	Ослабленные, ржавые или окрашенные зажимы заземления вызывают неустойчивые колебания тока	Обеспечьте чистый и прочный зажим заземления непосредственно на голый металл

Наши специалисты всегда готовы проконсультировать по подбору нужного типоразмера сварочной проволоки, помочь клиенту с комплектацией заказа. Доставка производится во все регионы России.