Выбор проволоки MIG


Жесткая конкуренция, высокая стоимость сырья, электроэнергии и транспортировки – все это лишь несколько факторов, которые постоянно заставляют производителей искать новые способы снизить затраты и повысить рентабельность производства.

Для многих компаний одним из ключевых этапов производства является сварка, поэтому именно она часто становится основной статьей снижения затрат. К сожалению, многие производители считают, лучше всего им в этом поможет переход на более дешевую проволоку. На самом деле проволока худшего качества может привести к еще большим затратам на предварительную и последующую обработку, например, резку, формовку, подготовку поверхности и соединений, предварительный подогрев, очистку, проковку, шлифовку и покраску.


GMAW: выбор проволоки MIG 



Более того, стоимость проволоки обычно составляет лишь 4% от общих расходов на сварку, в то время как большая их часть приходится на непроизводственные затраты и оплату труда. Поэтому, немного сэкономив на проволоке, в итоге компания может взвалить на себя множество других трудоемких процессов.

Крайне важно выбрать подходящую марку проволоки. Это обеспечит высокое качество даже в сложных условиях сварки. Возьмем, например, рабочую пластину с загрязненной поверхностью. Подходящая проволока позволит избавиться сразу от нескольких операций по подготовке поверхности. Так как все больше и больше компаний переходят на роботизированную сварку, качественная проволока также поможет обеспечить правильное расположение проволоки и стабильность сварки, что снизит временные затраты на доработку.


GMAW: выбор проволоки MIG 


Распространенные ошибки при выборе сварочной проволоки и как их избежать
Самые распространенные проволоки для сварки углеродистой стали в защитном газе – это ER70S-3 и ER70S-6. Обе эти проволоки отвечают требованиям прочности на разрыв до 483 МПа. Но какую из них выбрать в тех или иных условиях?

 

ER70S-3 обычно используется на чистых материалах без смазки и ржавчины. Также это лучший выбор в тех случаях, когда необходимо предотвратить образование кремниевых включений, которые могут образовываться на сварном шве, придавая ему "глянцевый" вид. Нанесенная на кремниевое включение краска быстро отслаивается. Кроме того, в случае многопроходной сварки рентгеновский контроль может определить кремниевое включение как включение шлака. Подобные дефекты требуют дорогостоящей переработки.

Проволока ER70S-6 больше подходит для сварки рабочих пластин с окалиной или загрязненной поверхностью, потому что для их устранения в ее состав входит раскислитель. Под действием раскислителя кислород испаряется в дуге или образует оксидную окалину. ER70S-6 также образует более плавный переход между сварным швом и основным металлом. Такой эффект может понадобиться для сварки конструкций, подверженных усталости металла. Также проволока ER70S-6 обеспечивает лучшее смачивание границ наружной поверхности сварного шва по сравнению с ER70S-3.
Качественная проволока крайне важна для роботизированной сварки.

Альтернативные марки стали
На производстве во многих отраслях становится все более популярными высокопрочные низколегированные марки стали (HSLA). Кроме этого, в автомобильной отрасли, где очень важен низкий вес материалов, получили распространение прогрессивные стали повышенной прочности (AHSS).

Однако исследования показали, что более высокая прочность сталей AHSS делают сварные соединения более подверженными возникновению дефектов. Дефекты и неоднородности шва и зоны термического воздействия, которые являются вполне допустимыми при сварке низкоуглеродистой стали, могут привести к браку в прогрессивных сталях. Крайне важно выбирать подходящие сварочные материалы и использовать оптимальные процедуры сварки и программы контроля качества.

В случае высокопрочных низколегированных сталей и прогрессивных высокопрочных сталей особенно важно тщательно выбирать подходящие электроды с учетом конкретных рабочих условий и требований к сварке. Такие материалы более уязвимы в отношении сварочных дефектов.


GMAW: выбор проволоки MIG 

 

«Подходящие» сварочные материалы должны обеспечивать определенные пределы текучести и прочности, равные или превышающие минимальные пределы прочности основного материала. Однако в случае сварочных материалов с более высокими прочностными характеристиками все зависит от основного металла. Здесь важно убедиться в способности основного металла обеспечить необходимую прочность соединения. Перед тем, как сделать окончательное решение, обязательно посоветуйтесь со своим проектировщиком, инженером и поставщиком электродов.

Влияние диаметра проволоки
Для того, чтобы обеспечить бесперебойное прохождение тока от контактного наконечника к проволоке, крайне важно обеспечить постоянный диаметр проволоки. Проволока недостаточного диаметра может вызывать дуговые разряды между проволокой и внутренней поверхностью наконечника, что приводит к повышенному изнашиванию наконечника и его сплавлению с проволокой. Проволока слишком большого диаметра требует излишнего усилия при подаче, приводит к закупориванию наконечника, рывкам проволоки и простою оборудования.

При изготовлении проволоки важно, чтобы в местах стыковых соединений проволоки не было резких изменений диаметра и сечения. Это особенно характерно для низкокачественной проволоки для сварки в защитном газе. Даже если колебания диаметра не выходят за рамки допустимых значений AWS, они могут приводить к колебаниям производительности наплавки до 8%. В частности, производители могут контролировать постоянство диаметра проволоки и повысить качество сварки, измеряя диаметр проволоки по всей ее длине с помощью лазерного микрометра.


Важность химического состава
Всегда выбирайте проволоку с постоянным химическим составом. Почему? Постоянный химический состав означает стабильное качество сварки. Качество сварки, в свою очередь, означает надежность сварных соединений. Ваши операторы и сварочные инженеры смогут один раз настроить параметры сварки вместо того, чтобы постоянно подстраивать их к сильно варьирующемуся химическому составу проволоки.

При этом нужно помнить следующее: Спецификация AWS A5.01 признает два метода анализа и контроля сплавов. Первый, более распространенный, основан на контроле по числу плавки. Типичный сертификат плавки основывается на анализе небольшого образца расплавленной стали. В нем указано, что химический состав стали соответствует спецификациям AWS для своего предполагаемого использования. Проблема заключается в том, что настолько небольшой образец отражает состав огромного объема расплавленного металла – часто до 115 тонн.

Кроме этого, во время непрерывного литья в ковше происходит расслаивание элементов. Как правило, конец плавки (верхняя часть ковша) содержит остаточные вещества и элементы, которые не отражают состав остальной части металла. Так как сертификат плавки отражает средний состав металла в начале, середине и конце плавки, существует вероятность, что какая-то часть материала в партии может содержать металл, не отвечающий требованиям AWS. Более того, на сталелитейных заводах часто изготавливаются разные заказы, поэтому могут оказаться смешаны партии металла с разным химическим составом. Это может привести к значительному изменению характеристик стали.

Вторым методом является контроль химического состава. В таком случае производитель электродов дважды проводит тестирование химического состава каждого мотка проволоки (обычно 1-2 тонны необработанной стальной проволоки) перед тем, как использовать его на производстве. Это позволяет соотнести химический состав разных мотков проволоки с желательными свойствами конкретных марок сварочной проволоки. Если сравнивать с методом сертификации плавки, то этот метод обеспечивает более постоянный химический состав.

Также важно заметить, что, хотя AWS предъявляет определенные требования к химическому составу, единой системы его мониторинга или контроля не существует. В некоторых случаях требования отрасли, в которой будет использоваться проволока, бывают важнее, чем требования AWS. Сюда входят такие промышленные стандарты, как Американское бюро судоходства (ABS), Военные требования США (MIL), Регистр Ллойдс, Бюро Веритас и Американский институт инженеров-механиков (ASME).
Бочки Speed-Feed® – это один из многих видов упаковки сварочной проволоки SuperArc®.


Упаковка: важнее, чем может показаться

Одним из важнейших аспектов снижения себестоимости производства является упаковка сварочной проволоки. Например, большой экономичностью отличается крупноформатная упаковка в бочках, кассетах или ящиках весом 100 кг и больше. Такая упаковка требует от производителя меньшего числа операций с проволокой, поэтому она поставляется по меньшей цене за килограмм.


 

GMAW: выбор проволоки MIG           GMAW: выбор проволоки MIG


Крупноформатная упаковка особенно предпочтительна при роботизированной или массовой полуавтоматической сварке, потому что она позволяет снизить число остановок производства для смены тары с проволокой. С другой стороны, крупноформатная упаковка может вызвать увеличение затрат на хранение и иногда неоптимальное использование складской площади. Многие эксперты считают, что наилучшее соотношение стоимости материалов к затратам на хранение достигается, когда каждая упаковка проволоки расходуется и заменяется каждые 30-45 дней.
Также при выборе упаковки нужно учитывать состояние заводских помещений. В то время как крупноформатная упаковка может принести одному производителю реальную экономию, другая компания с пыльными и влажными помещениями и/или ограниченным складским пространством может предпочесть ящики или бочки, которые обеспечат полную защиту материалов. Кроме того, нужно помнить, что во время сварки проволока находится под напряжением. В связи с этим по причинам безопасности некоторые предприятия выбирают полностью закрытую упаковку. Хотя открытая кассета может быть дешевле бочки или ящика, подвижные части стопора кассеты могут представлять собой большую опасность. При этом обслуживание и содержание стопора могут потребовать дополнительных расходов.

Еще один важный аспект – это стоимость утилизации. Чтобы сократить этот вид затрат, выбирайте полностью перерабатываемые картонные коробки, которые, в отличие от деревянных или металлических кассет, поддаются измельчению. Также использование картонных коробок поможет компании выполнить требования стандарта ISO 14001, последнего эталона для поставщиков в автомобильной и других отраслях.
Упаковка Accu-Pak® от Lincoln для проволоки в сварке в защитном газе имеет подъемные ремни.

Такие особенности упаковки, как подъемные ремни, упростят погрузки и разгрузку материалов. Если упаковка размещена на деревянном паллете, ее будет проще транспортировать на вилочном погрузчике. Встроенные бумажные паллеты, напротив, могут легко оказаться повреждены погрузчиком. Наконец, при выборе упаковки нужно учитывать планировку предприятия. Например, если некоторые из сварочных станций находятся на полуэтажах, в таких тесных пространствах может оказаться сложно использовать некоторые виды упаковки.


Переход на сварку в защитном газе

Мы обсудили, как максимально эффективно использовать проволоку MIG. Но что, если производитель использует штучные электроды, порошковую проволоку, проволоку для сварки под флюсом или точечной контактной сварки? Имеет ли в таких случаях смысл перейти на сварку в защитном газе?

Многие предприятия, в том числе из отраслей производства металлоконструкций, судостроения, строительства и изготовления листового металла, часто от этого выигрывали. В частности, этому способствовали возможность сварки без образования шлаковых включений и необходимости последующей очистки, даже в случае многопроходной сварки. Кроме того, сварка в защитном газе требует от оператора меньшего уровня навыков по сравнению с ручной или аргонодуговой сваркой.

Одновременное использование двух сварочных проволок, которое называют тандемным режимом сварки, отличается меньшим тепловложением и вероятностью деформаций по сравнению со сваркой под флюсом. Этот вид сварки очень универсален – его можно использовать для сварки многих материалов от высокопрочных/низколегированных металлов до прогрессивных высокопрочных сталей.

В зависимости от используемых процедур и оборудования проволока MIG может использоваться для сварки в любых пространственных положениях, что означает меньшие расходы на крепления и системы фиксации. Также она отличается меньшим тепловложением (за исключением MIG-сварки со струйным переносом металла), что означает меньший риск деформаций и прожигания деталей. Кроме того, среди преимуществ проволоки MIG стоит отметить эффективность от 97 до 98 процентов. Для сравнения, ручная сварка имеет эффективность лишь около 60-70% из-за таких факторов, как разбрызгивание и выгорание шлакового покрытия.

При этом сплошная MIG-проволока часто имеет лучшее позиционирование по сравнению с порошковой. Позиционирование сварочной проволоки – это ее способность каждый раз выходить из контактного наконечника в одной и той же точке, от чего зависит точность расположения сварного шва. Это может оказаться особенно важно при автоматической сварке. Когда дело касается позиционирования сварочной проволоки, старайтесь подобрать проволоку с постоянным сечением – это упростит ее правильное расположение.


Заключение
Если Вам нужно сократить общие затраты на сварку, думайте не только о стоимости проволоки. Немного сэкономив на материалах, Вы можете потерять гораздо больше из-за упавшей производительности работы. Обязательно выберите подходящую проволоку для соответствующей задачи, контролируйте постоянство ее химического состава и выберите оптимальный вариант упаковки с учетом особенностей предприятия, на котором она будет использоваться. Качество сварочной проволоки оказывает очень большое влияние на структуру затрат. Поэтому относитесь к ее выбору с максимальным вниманием.