Понимание брызг при сварке: причины и эффективные методы уменьшения

Что такое брызги при сварке?

Брызги при сварке — это капли расплавленного металла или неметаллического материала, которые разбрасываются или выплескиваются в процессе сварки. Эти небольшие частицы горячего материала могут падать на верстак или пол, а другие прилипают к основному металлу или окружающим металлическим поверхностям. Их легко идентифицировать: после застывания они имеют круглую, шарообразную форму.

Брызги чаще всего возникают при сварке в защитной газовой среде с расплавляющимся электродом (GMAW/MIG). При их избытке их можно переплавлять в печи для получения твердых заготовок.

Качество свариваемого материала существенно определяет количество брызг. На это влияет состав металла, его покрытие и чистота поверхности.

Брызги — кошмар многих сварщиков, и хотя полностью избежать их невозможно, можно существенно их минимизируя. Читая о каждой причине, используйте предложенные решения, чтобы снизить их влияние и обеспечить комфортную сварку.

Причины возникновения брызг и способы их уменьшения

Общая причина брызг — нарушение стабильности ванны расплава. Эти частицы создают проблемы в инженерном проектировании, портя поверхность основного металла при прилипании.

Они также могут вызвать травмы на производстве, если сварщик не соблюдает меры безопасности. Брызги опасны в нефтеперерабатывающей промышленности. Наиболее распространенные причины:

• Слишком длинная дуга
• Слишком короткая дуга
• Загрязненность поверхности основного металла
• Выбор сварочного газа (при сварке CO₂ брызг больше)
• Неправильный угол сварки
• Дисбаланс между напряжением и током
• Неправильная скорость подачи проволоки

Следы, повреждения, трещины или поры на поверхности основного металла могут инициировать коррозию.

1. Состав металла

Некоторые металлы не предназначены для сварки. В них содержатся компоненты разной прочности, не обеспечивающие сваропригодность. Другие продаются как свариваемые, но производятся максимально дешево с дешевыми примесями в составе.

Если вас беспокоят брызги, не используйте ни те, ни другие металлы. Хотя дешевые материалы привлекательны, загрязнения и несвариваемые компоненты, которые они содержат, часто вызывают избыточные брызги.

Как предотвратить: Эти материалы неподходят для сварки. Единственный способ минимизировать брызги в этом случае — найти другой металл. Если у вас есть только эти материалы и работа срочна, следуйте рекомендациям из раздела «Другие решения», чтобы снизить их влияние на проект.

2. Покрытие металла

Помимо правильного выбора материала, иногда проект требует определенного покрытия металла перед сваркой. Это оцинкованные покрытия, любые металлические напыления (цинк, хром), краска, резина и всё, что покрывает поверхность.

По сути, чем чище свариваемый материал, тем чище шов и тем меньше брызг. Некоторые покрытия, например, заводская грунтовка на стали, разработаны без загрязнителей сварки и не увеличивают брызги, но большинство создают проблемы, если их не удалить.

Как предотвратить: Сотрите покрытие в месте сварки. Слой расплавится при сварке, но предварительное шлифование даст чистую поверхность и значительно уменьшит брызги. Шлифуйте минимум 2 см вокруг шва. Интенсивное тепло поглотит всё рядом, вызывая лишние брызги даже не в зоне шва.

3. Грязный металл

Как и компоненты внутри металла, и покрытия на поверхности, грязь — значительный фактор брызг. Масло, смазка, линии маркера или пыль не сливаются со швом, вызывая брызги.

Как предотвратить: Очищайте перед сваркой. Сварка — простой процесс, дающий минимум брызг, если выполнена подготовка, и чистка — её критически важная часть. Достаточно быстро протереть тряпкой перед включением нагрева, чтобы обеспечить гладкий шов и минимизировать брызги.

4. Сварочный наплавной материал

Качественный материал дает качественные швы, а качественные швы имеют минимум брызг. Если вы купили хороший металл, но некачественную наплавную проволоку или стержни, вернетесь к проблемам с брызгами.

Дешевый наплавной материал

Качество соответствует цене: если хотите избавиться от брызг, выгодно выбрать качественный наплавной металл. В любой сварной технологии расходники должны иметь правильный состав для чистых швов.

Как и с основными металлами, производителям дешевле добавлять в наплавной материал компоненты, не связанные со сваркой. Они всё равно выполняют функцию наполнения шва, но лишние брызги — типичный результат такой экономии.

Как предотвратить: Изучайте качество наплавных материалов перед покупкой. Не берите самый дешевый для экономии или самый дорогой ради «лучшего». Изучите виды и убедитесь, что покупаете качественный продукт, дающий минимум брызг.

Загрязненный наплавной материал

Сварщики часто оставляют расходники открытыми. Они загрязняются маслом, грязью, пылью, начинают ржаветь без дела. Грязь и ржавчина, попадая в шов, вызывают избыточные брызги.

Как предотвратить: Берегите расходники, храните их закрытыми, когда не используете. Нержавеющие стержни менее критичны — они не ржавеют, но если держатся открыто, вытрите перед сваркой. Стальная пыль может вызвать ржавчину нержавейки и загрязнить шов. Если шлифуете сталь, держите нержавеющие стержки в стороне.

Даже если катушки MIG-проволоки закрыты, проволоку нужно держать в пакете, когда не используется, если только она не используется часто или катушка герметична. Влага накапливается на катушке при длительном хранении без покрытия, вызывая ржавчину.

Электроды для ручной дуговой сварки (SMAW) менее критичны, так как флюс на электроде уникальным образом удаляет загрязнения (воздух и примеси) из шва. Мокрые или маслянистые электроды дадут гораздо больше брызг, поэтому их тоже стоит хранить в пакете или емкости.

5. Настройки сварки

Даже купив качественную сталь, лучшие расходники, идеально всё очистив и приступив к сварке, можно получить ужасные брызги. Качество материалов необходимо, но если настройки аппарата неверны, проблема останется.

Настройки MIG

Частая причина брызг при MIG-сварке — слишком высокая или неравномерная скорость подачи проволоки. Брызги возникают, когда наплавная проволока входит в ванну расплава. Твердая проволока быстро плавится от экстремального тепла. Плавясь, она становится жидкой, формируя ванну.

Если проволока достаточно горяча до встречи со сталью, она плавно втекает в ванну с минимальными брызгами. Когда она слишком холодная, проволока ударяет в ванну до плавления и брызжет ею, вызывая хлопок и плеск с вылетом брызг.

Настройки аппарата должны обеспечивать достаточное тепло, чтобы проволока плавилась перед входом в ванну в здоровый темп. Если слишком горячо, проволока плавится слишком далеко от ванны, вызывая брызги из-за большого расстояния между ванной и расплавляющимся металлом. Также может возникнуть липнувшая наконечник, когда проволока плавится рядом с ним.

Нанос накапливается, вызывая неравномерную скорость подачи из-за липания проволоки. Это ведет к дальнейшим брызгам. Обратите внимание: тепло сварки регулируется изменением тока и напряжения.

Настройки SMAW

Тот же принцип работает для ручной дуговой сварки. Тепло должно соответствовать диаметру электродов и толщине металла. Если сварка слишком холодная, не будет гладкой непрерывности шва. Она будет чередоваться между сваркой и липанием, вызывая избыточные брызги, уродливый шов и общее разочарование.

Если сварка слишком горячая, можно получить равномерный шов, но придется двигаться гораздо быстрее, чтобы избежать прожогов или надрезов. Избыточная скорость увеличивает разброс брызг. Поддержание постоянного тепла, идеального для толщины листа и электродов, даст самый чистый шов.

Как предотвратить: Чтобы убедиться, что аппарат не создает брызги, потренируйтесь на чистом обрезке металла, регулируя настройки MIG и SMAW до оптимума. Полезно знать рекомендуемые настройки аппарата и расходников для вашего проекта (указаны на аппарате или упаковке расходников), но не полагайтесь на них слепо, если есть брызги. В сварке переменные реальности часто делают собственный опыт и ошибки лучшим вариантом, когда что-то идет не так.

6. Техника сварщика

Когда я начинал на производстве, мой начальник настроил аппарат идеально для работы. Я тщательно подготовил и идеально очистил все детали. Но когда уверенно приступил к проекту, шов изрядно меня обрызгал, испачкав весь раму.

У меня всё было правильно, кроме знания правильной техники сварки. Урок: не забывайте фундаментальный корень правильной техники — хорошая подготовка важна, но обучение правильным методам не менее критично.

Техники MIG

Если вы держите MIG-бреннер под углом 20° и более, не ждите, что брызги не будут разлетаться. Правильный угол меняет не только проникновение и форму шва, но и критически влияет на количество брызг. Наклон полезен, но чем круче угол после 15°, тем больше брызг.

Как уже сказано, постоянство скорости подачи проволоки минимизирует брызги. Точно так же постоянство скорости движения и уверенная рука обеспечивают чистый шов. Чем более последовательна ваша техника, тем меньше брызг. Найдите правильный угол, скорость и траекторию, а затем придерживайтесь их.

Убедитесь, что техника соответствует типу шва и материалу. Например, толкание или тягание ванны расплава. Когда шву нужен высокий и постоянный тепловой вклад, тяните шов (бреннер наклонен против направления движения).

Если шву нужна большая рассеянность тепла, а не локализованный вклад, толкайте (наклонен по направлению движения). Использование неправильной техники для требований вашего шва даст избыточные брызги.

Техники SMAW

В отличие от MIG, меньше техник SMAW определяют брызги, но например, тягание создает больше брызг, чем толкание. Когда можете толкать — толкайте, но помните: не придерживайтесь одной техники только потому, что она обычно дает меньше брызг. Правильный метод для конкретного шва также критичен для SMAW.

Следите за правильной скоростью движения: достаточно быстрой для чистого шва, но помните — с большей скоростью растет брызг. Найдите оптимальную скорость сварки и соблюдайте её последовательно для лучшего результата.

7. Сварочный газ

Газ — еще один критичный элемент проблемы брызг. Тип газа может сильно влиять на чистоту шва и количество брызг. Для защиты MIG-сварки используются различные газы, но аргон и CO₂ — самые распространенные и лучшие.

Чистый CO₂: Дешевле. Хорошо защищает и обеспечивает глубокое проникновение, но известно, что дает гораздо больше брызг, чем аргон.

Чистый аргон: Основно используется для MIG-сварки алюминия (сплава с минимальными брызгами) и WIG-сварки нержавейки. Не дает качественных MIG-швов в стали и дает эффект, похожий на чистый CO₂ с плохими брызгами.

Смесь аргона и CO₂: Разные смеси подходят для разных видов MIG-сварки: от 95% аргона / 5% CO₂ до 80% аргона / 20% CO₂, с промежуточными вариантами. Чем толще сталь, тем выше доля CO₂ должна быть. Правильная смесь для вашей толщины даст самый гладкий шов с минимальными брызгами.

Как очистить брызги?

Следуя вышеуказанным решениям для минимизации брызг, вы получите значительный результат, но обычно остаются некоторые брызги. Какой бы ни был проект, брызги выглядят уродливо и их нужно удалить.

В отличие от алюминия, брызги от сварки стали и нержавейки удалять сложно. Эти три последних решения не прекратят брызги, но не дадут им испортить работу или потратить ваше время.

Антибрызг

Полезный продукт — масляной распылитель, наносимый на зону сварки. Он разработан для сварки поверх себя без ухудшения качества шва. Предотвращает прилипание брызг к металлу, оставляя в основном свободно лежащие шарики на проекте.

Большинство из них можно просто смахнуть или легко сколотить. Полезный продукт, который вы оцените, но он не идеален. Некоторые брызги все еще могут вплавиться в заготовку.

Сварочная лента

Это не обычная пластиковая лента. Обычно изготовлена из алюминия и наклеивается везде, где нужно защитить от брызг, но её нельзя использовать прямо в зоне сварки, как антибрызг.

Дорогой вариант, но для критических частей проектов — обработанных поверхностей или частей, которые нельзя повреждать — это идеальный выбор. Цена зависит от поставщика, но она полностью защитит от вплавления брызг в защищенные зоны.

Можно использовать другие ленты или материалы дешевле. Помните: большинство материалов плавится, горит или даже воспламеняется от обжигающих брызг. Алюминиевая лента не пропускает брызги.

Молоток/долото для брызг

Когда вы применили все решения для идеального шва, но остались отдельные брызги на заготовке, молоток/долото для брызг — лучшее решение. С пружиной в ручке и холодным долотом в конце он легко сколотит всё оставшееся. Быстро, легко и оставляет минимальные следы.

Угловая шлифмашина (болгарка)

Лучший друг сварщика с лепестковым кругом — еще один отличный крайний вариант. Он не сколотит остатки как молоток, но сшлефует их до чистой поверхности. Если нужно делать финишное шлифование проекта, можно быстро забыть про молоток и просто пройтись по пораженным участкам, пока уже шлифуете другие зоны.