Большие три процесса

MIG, TIG & Stick

Есть десятки сварочных процессов, но три доминируют в профессии. Каждый имеет свои преимущества & недостатки.

MIG (GMAW, Gas Metal Arc Welding): Процесс с подачей проволоки. Машина подает проволоку-заполнитель через пистолет, защищающий газ (обычно смесь аргона и CO2) защищает сварочный пул от загрязнения. MIG быстр, легко осваивается и хорошо подходит для производственной работы с углеродистой стали и алюминием. Это основной процесс в производстве и автомойке.

TIG (GTAW, Gas Tungsten Arc Welding): Процесс высокой точности. Непотребуемый электрод из вольфрама создает аргон, и сварщик подает наполнительную проволоку одной рукой, а другой. Чистота и точность сварных швов TIG самая высокая, и она требуется в авиации, для пищевой нержавеющей стали и тонкостенных трубах. Это самый медленный из трех и самый сложный для освоения.

Stick (SMAW, Shielded Metal Arc Welding): The workhorse. A flux-coated electrode melts & deposits filler metal while the flux creates its own shielding gas & slag layer. No external gas bottle needed. Stick works outdoors in wind & rain, on rusty or dirty metal, & in tight spaces. Pipeline welders, structural ironworkers, & field repair crews rely on it.

The right process depends on the metal, the joint, the environment, & the quality standard.

Выбор правильного процесса

В мастерской по изготовлению металлоконструкций за одну неделю выполняется три задания. Задание один - сварка аустенитной нержавеющей стали для пищевой промышленности: сварные швы должны быть идеально чистыми без загрязнения. Задание два - ремонт треснувшего металлического балкона на внешнем мосту в январских ветрых условиях. Задание три - сварка 200 идентичных металлических подшипников на производственной линии.

Физика электрической арки

Что происходит, когда зажигают арку

Сварочный ток является устойчивым электрическим разрядом через разрыв между электродом и деталей. Когда цепь замыкается, ток проходит через газ в разрыве, ионизируя его в плазму: четвертое состояние материи.

Эта плазма достигает температур от 6000 до 10000 градусов по Фаренгейту, намного выше температуры плавления стали (около 2500 градусов по Фаренгейту). Intense heat создает сварочный пул: небольшое лужение расплавленного металла на детали.

Зона воздействия тепла (HAZ): Область, окружающая сварочный пул, которая не плавится, но нагревается достаточно, чтобы изменить микроструктуру металла. HAZ может стать хрупкой или ослабнутой, если сварщик применяет слишком много тепла или двигается слишком медленно. Управление тепловым воздействием - одна из самых важных навыков в сварке.

Ши́льдинг: Молото́е металл среагирует жестко с кислородом и азотом в воздухе. Окисление создает пористость (маленькие пузырьки газа, запертые в сварочном шве) и ослабляет соединение. Ши́льдинг-газ, аргон, CO2 или смесь: вытесняет атмосферу вокруг сварочного пульпа, сохраняя его чистым.

Без защиты сварочный пульпа поглощает атмосферные газы, и полученный сварной шов пористый, хрупкий и структурно бесполезный. Каждый сварочный процесс имеет какую-то форму защиты: внешний газ в MIG и TIG, покрытие из флюса в Stick.

Почему защита важна

Сварщик работает MIG на тонкой стали в открытом воздухе. Сильный ветер дует через рабочую зону. Арка выглядит нормальной, но когда сварщик удаляет сплав и проверяет сварной шов, он полон маленьких дырочек и выглядит грубым и пористым.

Управление теплом

Два сварщика выполняют один и тот же шов на идентичных листах стали. Сварщик А двигается быстро с умеренным током. Сварщик В двигается медленно с высоким током, внося много тепла в металл.

Оба сварных шва выглядят нормально снаружи, но лист сварщика В закручен и изогнут, а металл рядом со сварным швом потемнел и стал хрупким.

Пять основных типов соединений

Как металлические детали соединяются друг с другом

Каждое сварное соединение начинается с того, как детали расположены относительно друг друга. Существует пять основных конфигураций соединений.

Соединение "паз-полоска": две детали размещены лезвием к лезвию в одной плоскости. Используется для листов и труб. Самое распространенное соединение в строительстве и давлении. Часто требует обработки под углом (шлифовка угла на концах) для обеспечения полного проникновения на толстых материалах.

Соединение "перекрытие": две детали перекрывают друг друга. Простое, прочное в сдвиге, часто используется в листовой металлургии и автомобильной промышленности.

Соединение "T": одна деталь установлена под прямым углом к другой, образуя букву Т. Сварной шов обычно является косым швом на пересечении.

Угловое соединение: две детали соединяются под прямым углом по своим лезвиям, образуя букву Л. Используется в рамах, коробах и корпусах.

Соединение "ребро-ребро": две детали установлены параллельно, с выравнением своих ребер. Основным образом используется для тонкого листового металла и низкострессовых применений.

Косые сварные швы являются треугольными сварными швами, наносимыми в внутренний угол "T"-соединения, соединения "перекрытие" или углового соединения. Грудовые сварные швы заполняют подготовленный желоб (безубежье) между двумя деталями в соединении "паз-полоска".

Символы сварки на чертежах указывают сварщику на то, какой тип сварного шва делать, его размер, длину и местоположение. Основной символ стоит на направляющей линии с стрелкой, указывающей на соединение. Символ типа сварки располагается на направляющей линии: ниже линии означает сварку со стрелочной стороны, выше линии означает сварку с другой стороны.

Чтение задания

Строительный инженер отправляет вам чертеж для стальной рамы стола. Четыре ноги, сделанные из квадратной трубы, должны быть сварены с плоской верхней пластиной. Соединения, где ноги соединяются с нижней стороной пластины, будут нести полную нагрузку от всего, что находится на столе.

Опасности сварки и защита

Неприступные

Сварка создает опасности, которые могут привести к постоянному повреждению или смерти. Безопасность не является опциональной: это первая навык, который каждый профессиональный сварщик осваивает.

УФ и инфракрасное излучение: Аргоновая дуга излучает интенсивное ультрафиолетовое излучение, вызывающее арктическую глаз (фотокератит), который чувствуется как песок в глазах и может вызвать временную слепоту. Длительное воздействие вызывает ожоги кожи, подобные сильному солнечному ожогу. Номер шлема для сварки (свет 10-13 для сварки дугой) является обязательным. Автоматические шлемы с автоматической затенностью переходят от светлого оттенка к оттенку сварки в миллисекундах, когда дуга ударяет.

Дымящиеся вещества и вентиляция: Сварка превращает металл, флюс и покрытия в дым, содержащий манган, хром, цинк и другие токсичные соединения. Галvanized сталь (цинковая покрытая) производит оксид цинка, дым, который вызывает металлический парниковый эффект, гриппоподобные симптомы, которые начинают проявляться через несколько часов после контакта. Дымящиеся вещества стали содержат гексавалентный хром, известный канцероген. Необходимо обеспечить достаточное проветривание, извлечение дыма или использование противогазов.

Электрические опасности: Сварочные машины передают высокоток при относительно низком напряжении, но открыток напряжение (обычно 60-80 вольт) может передать смертельный удар током в мокрых условиях. Никогда не сваривать в стоячей воде. Проверяйте кабели и соединения на повреждения. Всемерно заземляйте детали.

Огонь и ожоги: Искры и расплавленный металл могут лететь на расстояние до 35 футов. Очищайте территорию от воспламенительных материалов. Носите огнестойкую одежду, кожаные перчатки и кожаные ботинки. Требуется дежурство по пожарной безопасности при сварке рядом с воспламеняемыми материалами.

Краткое описание ППР: шлем для сварки (правильный оттенок), защитные очки под шлем, кожанные перчатки, огнестойкая куртка или рукава, кожаные ботинки, защитные наушники в закрытых пространствах, и противогаз при недостаточной вентиляции.

Принятие мер безопасности

Вы приезжаете на объект для сварки ремонта на стальной перилы в маленькой механической комнате. Комната не имеет окон и имеет одну дверь. В углу находятся картонные коробки и грязные тряпки на расстоянии около 10 футов от места сварки. На полу есть небольшие лужицы от недавнего протечки трубы.

Где вас ждет сварка

Сварочные карьеры и сертификация

Сварка - это не одна карьера, это платформа, открывающая десятки специализаций, многие из которых высокооплачиваемые и в постоянном спросе.

Сварщик магистралей (трубопроводов): Соединяет секции нефтяных, газовых и водных трубопроводов на площадке. Часто использует сварку тикой или вниз холмистой сваркой на углеродистую сталь трубы. Сварщики магистралей постоянно путешествуют и получают премиальную оплату. Опытный сварщик магистрали может зарабатывать более 100 000 долларов в год.

Подводный сварщик (гипербарический сварщик): Сваривает на морских платформах, корпусах кораблей и подводном оборудовании. Сочетает лицензию коммерческого дайвера с сварочными навыками. Одна из самых высокооплачиваемых и опасных специализаций в сварке.

Авиационный сварщик: ТИГ-сварка на экзотических сплавах, таких как титан, Инконель и алюминий-литий для самолетов и космических кораблей. Стремительные точность и стандарты чистоты. Каждая сварка проверяется и документируется.

Строительный железнодорожный рабочий-сварщик: Сваривает стальную арматуру на зданиях, мостах и тяжелой технике. Часто работает на высоте на сварных соединениях балок.

Сертификация: Американское сварочное общество (AWS) проводит испытания квалификации сварщиков. Самая распространенная - квалификация по сварке структурных материалов по коду AWS D1.1. Проходя тест на сертификацию, вы свариваете пробную заготовку, которая затем изгибается или подвергается рентгеновскому исследованию и проходит проверку. Сертификации являются специфическими для процесса, позиции и материала, то есть сертификат на МИГ на лист не охватывает ТИГ на трубу.

Начало работы: Программы колледжей общего образования по сварке (от 6 месяцев до 2 лет), программы торговых школ, стажировки профсоюзов (обычно от 3 до 5 лет с оплачиваемым на-the-job обучением) - основные пути входа. Стажировки сочетают классное обучение с реальной сваркой под мастером.

Планирование пути

Связывание сварки с вашим будущим

Вы теперь знаете основные процессы сварки, физику арки, как проектируются соединения, и дисциплину безопасности, которую требует эта профессия.