Большинство процесів

MIG, TIG та Stick

Існує кілька десятків процесів зварювання, але три панують у ремеслі. Кожен має свої переваги та недоліки.

MIG (GMAW, Gas Metal Arc Welding): Процес з живленням дрота. Машинка живить мотузку наповнювача через ствол, а також захищає зварний пил від контамінації (зазвичай сумішшю аргон-CO2). MIG - це швидкий, легко вивчений, та ідеальний для виробничого використання на звичайній сталі та алюмінію. Це основний процес у виробництві та автосервісі.

TIG (GTAW, Gas Tungsten Arc Welding): Процес точності. Неперервний електрод з вольфраму створює арок, а зварювальник живить наповнювачем руками. Чистий аргон захищає від контамінації. TIG створює найчистіші та найточніші зварні з'єднання та потрібний у авіаційному виробництві, харчовій сталі та тонких трубах. Це найповільніший з трьох та найскладніший для навчання.

Стік (SMAW, Shielded Metal Arc Welding): Робоча коня. Електрод з покритим флюксом тане та відкладає фільтруючий метал, а флюкс створює власний захист від газу та шлаковий шар. Не потрібно зовнішній балон з газом. Стік працює на відкритому повітрі в вітряну та дощову погоду, на ржавчата або пилна метал, а також у тісних місцях. Линейні зварювачі, будівельні залізничники та експедиційні команди з ремонту покладаються на нього.

Правильний процес залежить від металу, з'єднання, середовища та стандарту якості.

Вибір Правильного Процесу

У майстерні з виготовлення деталей у одну тиждень з'являються три завдання. Завдання номер один - зварювання аустенітного чавуну для харчової промисловості: зварні точки повинні бути ідеально чистими без контамінації. Завдання номер два - ремонт зламаного сталевого балки на відкритому мосту в січні з вітром. Завдання номер три - зварювання 200 однакових металевих підкладок на лінії виробництва.

Фізика Електричної Арки

Що відбувається, коли заряджається арка

Зварювальна арка - це тривале електричне випромінювання через розрив між електродом та деталлю. Коли коло закривається, струм проходить через газ у розриві, іонізуючи його у плазму - четверте стан речовини.

Ця плазма досягає температур від 6000 до 10000 градусів за Фаренгейтом, набагато вище температури тління сталі (близько 2500 F). Така інтенсивна температура створює плавильну ванну: невеликий крапельки тане метал на деталі.

Зона впливу тепла (HAZ): Регіон, що оточує плавильну ванну, яка не тане, але стає достатньо гарячою, щоб змінити мікроструктуру металу. Зона впливу тепла може стати ломкою або ослабнені, якщо зварювач надає надмірну кількість тепла або рухається повільно. Контроль над внесенням тепла є однією з найважливіших навичок у зварюванні.

Газ-застеляючий: Молотне метало реагує вибухоподібно з киснем та азотом повітря. Окиснення створює пористість (малі пухирці газу, затримані у зварюванні) та слабшує зв'язок. Газ-застеляючий, аргон, CO2 або суміш: витісняє атмосферу навколо зварювального басейну, утримуючи його чистим.

Без застеляючого, зварювальний басейн поглинає атмосферні гази та результатом є пористе зварювання, крихке та безструктурне. У кожному зварювальному процесі є деякий вид застеляючого: зовнішній газ у MIG та TIG, покриття флюсу у Stick.

Чому застеляючий газ важливий

Зварювальник працює MIG на м'якому сталі пластині на відкритому повітрі. Сильний вітер проходить через робочу зону. Аргон виглядає нормальним, але коли зварювальник зчищає спертину та перевіряє нитку, вона повна малих отворів та виглядає грубою та пористою.

Контроль над теплом

Два зварювальника працюють на однаковій ділянці на ідентичних стальних пластинах. Зварювальник A рухається швидко з помірною амперажем. Зварювальник B рухається повільно з високим амперажем, надавши значно більше тепла металу.

Обидва зварювання виглядають прийнятними на поверхні, але плита зварювальника B вигнута та згорнута, а метал, розташований поруч з зварюванням, забарвлений та крихкий.

П'ять базових з'єднань

Як металеві деталі поєднуються

Кожне зварне з'єднання починається з того, як деталі розміщені відносно один одного. Є п'ять базових конфігурацій з'єднань.

Безшовне з'єднання: Два предмети, розміщені ребро до ребра в одній площині. Використовується для плит та труб. Найпоширеніше з'єднання у структуральних та високоточних роботах. Часто вимагає обрізування (запилення кутом на ребрах для повного проникнення матеріалу при товстому матеріалі).

Перехресне з'єднання: Два предмети, що перекриваються. Просте, міцне в зсуві, поширене у листовому металі та автомобільній роботі.

Т- з'єднання: Один предмет, встановлений під кутом до іншого, утворюючи форму Т. Зварювання зазвичай відбувається у формі кутового зварювання на перетині.

Кутове з'єднання: Два предмети, що зустрічаються під кутом 90 градусів по своїй реберній лінії, утворюючи літеру Л. Використовується у рамах, коробках та закритих просторах.

З'єднання ребер: Два предмети, розміщені паралельно, з вирівняними ребрами. Головним чином використовується для тонкого листового металу та низьких напружень.

Трикутні зварювання виконуються у формі трикутних зварювань у внутрішньому куті Т-з'єднання, перехресного з'єднання або кутового з'єднання. Групові зварювання заповнюють підготовлений розщеп (запилення) між двома предметами у безшовному з'єднанні.

Символи зварювання на технічних схемах вказують зварювачу, який тип зварювання виконувати, його розмір, довжину та місцезнаходження. Базовий символ розміщується на лінії відсилання з стрілкою, яка вказує на з'єднання. Символ типу зварювання розміщується на лінії відсилання: нижче лінії означає зварювання з боку стрілки, вище лінії означає зварювання з іншої сторони.

Читання роботи

Структурний інженер надсилає вам проект стільникової рами з металевими стержнями. Чотири ноги, зроблені з квадратної труби, повинні бути зварені з плоскою плитою зверху. З'єднання, де ноги зустрічаються з нижньою плитою, будуть підтримувати повне навантаження від будь-якої речі, яка знаходиться на стільниковій.

Потенційні ризики при зварюванні та захист

Неподільні принципи

Зварювання створює ризики, які можуть призвести до тривожних травм або смерті. Безпека не є добровільною: це перша навичка, яку вивчають всі професіонали-зварювачі.

УФ- та інфрачервоне випромінювання: Аргонова дуга виділяє інтенсивне ультрафіолетове світло, яке викликає ароконіт (фотокератит), який видає відчуття піски в очах та може викликати тимчасову сліпоту. Пrolonged exposure causes skin burns similar to severe sunburn. A proper welding helmet with the correct shade lens (shade 10-13 for arc welding) is mandatory. Auto-darkening helmets switch from a light shade to welding shade in milliseconds when the arc strikes.

Дими та вентиляція: Зварювання перетворює метал, флюс та покриття на дим, який містить манган, хром, цинк та інші токсичні сполуки. Galvanized steel (zinc-coated) produces zinc oxide fumes that cause metal fume fever, flu-like symptoms that hit hours after exposure. Stainless steel fumes contain hexavalent chromium, a known carcinogen. Adequate ventilation, fume extraction, or a respirator is required.

Електричні ризики: Пристрої для зварювання передають високу струм на відносно низьку напругу, але відкрита напруга (зазвичай 60-80 вольт) може передавати смертельний удар током у вологих умовах. Не зварюйте в стоячій воді. Переконайтеся, що кабелі та з'єднання не пошкоджені. Всегда з'єднувайте роботу правильно.

Пожежа та опіки: Іскри та розігрітий метал можуть летіти на відстань до 35 футів. Видаліть з зони зварювання все combustible. Носіть протипожежні одяг, шкіряні рукавички та шкіряні боти. Пожежний дозір потрібен при зварюванні поруч з паливними матеріалами.

Огляд ППБ: шолом для зварювання (правильний тінь), окуляри для безпеки під шоломом, шкіряні рукавички, протипожежний жилет або рукави, шкіряні боти, захист вух у закритих просторах та респіратор, коли вентиляція недостатня.

Декларації безпеки

Прибули на місце роботи, щоб зварити ремонт на стальному поруччі всередині невеликої механічної кімнати. У кімнаті немає вікон та є лише одна двері. У кутку, на відстані 10 футів від місця зварювання, зберігаються картонні коробки та смітні рушники. На підлозі є лужні краплі від недавньої витікання труби.

Куди веде зварювання

Зварювальні кар'єри та сертифікація

Зварювання - це не одна кар'єра: це платформа, яка відкриває десятки спеціалізацій, багато з яких високооплачувані та постійно в попиті.

Зварювач трубопроводу: з'єднує секції нафто-, газо- та водопровідних труб на місці. Зазвичай використовує зварювання на ковзі або вгору по вуглецевій сталі труби. Зварювачі трубопроводів постійно подорожують та отримують преміальну оплату. Досвідчений зварювач трубопроводу може заробляти понад 100 000 доларів на рік.

Зварювач під водою (гіпербаричний зварювач): зварює на офшорних платформах, корпусах кораблів та підводному інфраструктурі. Об'єднує професійні дайвінг сертифікацію з навичками зварювання. Одна з найвищих оплатованих та небезпечних спеціалізацій у зварюванні.

Зварювач аерокосмічної галузі: ТIG зварювання на екзотичних сплавах, таких як титан, Інконель та алюмінієвий-літій для літаків та космічних кораблів. Надзвичайна точність та стандарти чистоти. Кожне зварювання інспектується та документується.

Структурний кованщик-зварювач: зварює стальний прокат на будівлях, мостах та важкій техніці. Часто працює на висоті на зв'язках балок.

Сертифікація: Американське зварювальне товариство (AWS) керує кваліфікаційними тестами зварювачів. Найпоширеніший тест - кваліфікаційний тест за стандартом AWS D1.1 Structural Welding Code. Пасування сертифікаційного тесту означає, що ви зварили пробний зразок, який був згорнутий або рентгенівським випромінюванням та пройшов інспекцію. Сертифікації є специфічними для процесу, позиції та матеріалу, сертифікація для MIG на плиті не охоплює TIG на трубі.

Початок: Програми спільнотних коледжів з зварювання (6 місяців до 2 років), програми професійної підготовки, та стажування у профспілках (зазвичай 3-5 років з оплатою на робочому місці) - основні шляхі входу. Стажування поєднує теоретичні заняття з реальним зварюванням під керівництвом майстра.

Планування шляху

Зварювання та ваше майбутнє

Тепер ви знаєте основні процеси зварювання, фізику аргонової плазми, проектування з'єднань та дисципліну безпеки, яка вимагається у цій галузі.