Технология сварки в углекислом газе

Сварка в углекислом газе

Сварка металла в защитной среде углекислого газа считается профессионалами одной из самых эффективных. Особенно когда дело касается соединения тонких по толщине заготовок или деталей. Именно поэтому сварка в углекислом газе используется для ремонта кузовов автомобилей, минимальная толщина которых составляет 0,5 мм. К основным достоинствам данного вида сваривания металлов можно отнести:

• достаточно высокую производительность;
• незначительный нагрев свариваемых заготовок, что приводит к минимальному их короблению;
• варить швы можно в любом положении, и это не составляет большого труда, и не влияет на качество конечного результата;
• благоприятные условия проведения сварочного процесса;
• минимальные затраты, так как сам углекислый газ стоит очень дешево.

Проводить дуговую сварку в среде углекислого газа можно ручным способом, при помощи полуавтоматов и автоматов. В небольших цехах по ремонту автомобилей используется именно сварка в среде углекислого газа полуавтоматами. Это удобно, это позволяет регулировать подачу присадочной проволоки в зону сваривания, скорость которой варьируется в пределах 148-600 м/ч.

Режим и техника сварки

На что необходимо обратить внимание, проводя полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа.

1. Сварка металлов проводится на постоянном токе при обратной полярности. Это когда минус подключается к заготовке, а плюс к электроду. В данном случае с полуавтоматами к присадочной проволоке.
2. Силу тока регулируют в зависимости от толщины свариваемых металлов, от скорости подачи присадочной проволоки в зону сваривания и от напряжения электрической дуги.
3. Напряжение дуги является очень важной составляющей сварочного процесса. От его значения зависят размеры сварного шва. К примеру, если напряжение большое, то ширина шва в процессе сварки также становится большой.
4. Вылет проволоки тоже играет немаловажную роль. Если вылет небольшой, то сварщик плохо видит и сам процесс соединения, и зону сварки. При большом вылете проволоки сварочная дуга дестабилизируется.

Поэтому качество сварки зависит от вылета проволоки из горелки, а также от скорости перемещения последней. Если скорость будет большая, то сварка произойдет прерывистыми участками. Если малая, то расплавленный металл заполнит не только зазор между заготовками, но и вытечет за его пределы, что приведет к последующей доработке стыка. К тому же при небольшой скорости появляется вероятность получения прожогов.

Что касается техники при сварке полуавтоматом, то она достаточно проста и не требует каких-то особых манипуляций с горелкой. В первую очередь перед началом сварочных работ необходимо убедиться, что углекислый газ подается из баллона на горелку. Для этого нужно всего лишь открыть вентиль на редукторе баллона и подставить ладонь под горелку. Небольшой ветерок говорит о том, что система подачи работает нормально.

Кстати, давление углекислоты в баллоне должно составлять 60-70 кгс/см², что контролируется манометром на редукторе, а вот давление самого газа в горелке показывает второй манометр на редукторе баллона. Его значение должно быть 2,0 кгс/см². Этот показатель не является абсолютным, потому что сам сварочный процесс может проходить при разных условиях. К примеру, сквозняки в цеху, на открытой площадке. При таких условиях давление на горелке необходимо поднять, что увеличит расход углекислоты.

Все готово, можно приступать к сварке. Для этого проволоку необходимо выпустить из горелки немного больше, чтобы легко ею можно было бы дотронуться до свариваемого металла для возбуждения дуги. Конец проволоки устанавливается на поверхность металлической заготовки, после чего сварщик нажимает на кнопку пуск на рукоятке горелки. Происходит поджиг дуги, после чего проволока убирается до необходимого размера. Открывается вентиль на редукторе баллона с углекислым газом, производится подача углекислоты в зону сварки.

В процессе углекислотной сварки горелку можно перемещать в любом направлении. Здесь важно, чтобы для сварщика данное направление было удобным. То есть, он смог бы отслеживать и контролировать сварочную операцию. При этом горелка должна располагаться под углом 60-70° по отношению к свариваемой поверхности заготовок.

Специалисты же отмечают различия направления сварки и угла наклона проволоки. К примеру, если варить слева направо, то горелку лучше держать углом назад. Если справа налево, то углом вперед. В первом случае глубина сваривания резко увеличивается, а вот ширина сварного шва заметно уменьшается. Во втором случае, наоборот, глубина проварки уменьшается, а ширина шва увеличивается. Последний вариант лучше всего подходит к сварке тонкостенных металлических деталей.

Внимание! Завершать сварочный процесс необходимо полным заполнением кратера расплавленным металлом. Подачу проволоки после этого нужно прекращать, а вот с отключением газа лучше повременить. Здесь важно, чтобы расплавленный металл в сварочной ванне остывал постепенно. Поэтому стоит немного поддержать температурный режим до того, пока металл не застынет.

Особенности процесса сваривания

Сварка в углекислом газе полуавтоматом – это практически тот же процесс, что и сварка под флюсом. Все дело в том, что не все металлы могут свариваться без защитного слоя. Но сваривание углекислотой – это в первую очередь дешево, потому другие виды сварки полуавтоматами также имеют высокое качество конечного результата.

В чем суть применения углекислого газа. Он защищает зону сварки от окружающего воздуха, в котором присутствует влажность и кислород. Но под действием высоких температур углекислота распадается на тот же кислород и угарный газ. Так вот этот кислород начинает взаимодействовать с металлом, окисляя его. Что, конечно, не очень хорошо. Вот почему так важно нейтрализовать окисляющий химический элемент.

Это можно сделать одним единственным способом – подавать в зону сварки металл, в состав которого входят раскислители. А это кремний или марганец. Так как эти два металла более активны, чем железо, то они первыми и вступают в реакцию с кислородом. Поэтому для сварки в углекислоте используется стальная проволока, в состав которой входят два эти элемента. Это очень важный момент. При этом считается, что оптимальное соотношение марганца к кремнию в составе присадочной проволоки должно быть 1,5-2,0. То есть, марганца должно быть почти в два раза больше.

Самое главное, что при взаимодействии кислорода с марганцем и кремнием образуются оксиды этих металлов. Они не растворяются в жидком расплавленном металле, образованном в сварочной ванне. Но хорошо взаимодействуют друг с другом, превращаясь в шлак, который легко выводится из зоны сваривания. Вот несколько особенностей сварки в углекислом газе.

Комплектность оборудования

Сварочный пост комплектуется нижеследующим оборудованием и принадлежностями.

• Источник постоянного тока. Это может быть сварочный трансформатор или инвертор. Второй источник поддерживает стабильную дугу.
• Газовый баллон вместимостью 40 литров, куда может поместиться углекислый газ весом 25 кг. Его спокойно хватит на непрерывную работу в течение 15 часов.
• Подающий механизм. Сегодня производители предлагают огромнейший ассортимент этого устройства, так что выбрать есть из чего. К примеру, очень популярная модель А-547-У. Механизм подачи располагается в небольшом металлическом чемоданчике, который легко переносится. Некоторые модели снабжаются ремнем для переноски на плече. В чемоданчик помещается и катушка с проволокой. Сюда же установлен газовый клапан, как вторичный защитный элемент. Первый, понятно, редуктор на баллоне.
• Промежуточным элементом от баллона до горелки – осушитель (подогреватель электрический) газа.
• Горелка с комплектом шлангов и кабелей.

Итак, сварка металлических заготовок в среде защитного углекислого газа – эффективный способ сваривания. Он зависит от выбранного режима работы и техники проведения процесса. А в качестве конечного результата получается хорошо сформированный шов с отличным проваром по всей глубине зазора, плюс великолепные технические свойства наплавленного металла.

Сварка полуавтоматом в среде углекислого газа для начинающих

С помощью аналогичного оборудования разные заготовки соединяются надежно и плотно, при этом не имеет особого значения химический состав металла, но влияет толщина. По сравнению с ручной сваркой КПД намного выше, а материальные затраты незначительные. Сварка полуавтоматом для начинающих начинается с изучения теории, затем переходят к практическому применению полученных знаний.

Что такое полуавтомат и его виды

Это электромеханическое устройство, подающее проволоку для припоя в зону горения дуги, у исполнителя одна рука занята плавящимся электродом, а другой он регулирует подачу газа. Начинающих сварщиков интересует вопрос, как варить полуавтоматом и какие специфические знания и навыки для этого требуются?

Все зависит от того, с каким материалом приходится работать, важно знать, каким металлом можно пользоваться, и какое оборудование при этом используется, немаловажное значение имеет и технология: дуговая, контактная, лазерная или плазменная. Чтобы точно знать, как нужно самостоятельно правильно варить промышленным полуавтоматом, достаточно изучить виды аналогичного оборудования и правильно их применять.

В быту и на производстве используются такие полуавтоматы:

• Бытового назначения. В основном это инверторы различной модификации, при их использовании от исполнителя не требуется большого опыта и высокой квалификации.
• Полупрофессиональные аппараты.
• Промышленное профессионально оборудование.

Каждый из перечисленных вариантов имеет личные преимущества и особенности, например, профессиональные оснащаются дополнительными функциями, увеличивающими эффективность их применения на производстве, они выпускаются в стационарном или мобильном виде.

Описание процесса

Сварочное полуавтоматическое оборудование разработано для соединения металлоконструкция при промышленном производстве. Основная задача — обеспечивать непрерывную подачу проволоки в активную зону горения сварочной дуги, а исполнитель производит движение горелки вдоль соединения заготовок. Скорость подачи плавящейся проволоки регулируется вручную.

По степени защиты зоны сварки от воздействия среды устройства разделяются на полуавтоматы для сварки с флюсом, в газовой среде и при использовании специальной порошковой проволокой. В первом случае флюс входит в состав проволоки, она в самодельных аппаратах применяется редко из-за своей дороговизны. Наиболее распространена сварка в газовой среде, а использование порошковой проволоки обычно совмещено с применением защиты газом.

Такое оборудование используется в промышленности для сварки тонкостенных конструкций, например, кузова легковых автомобилей, при этом сварочный шов, выполненный полуавтоматом, получается аккуратным и малозаметным.

Какие материалы следует использовать в работе

В качестве плавящегося электрода применяется проволока, диаметр которой варьируется в пределах 0,5—3,0 мм, что напрямую зависит от толщины соединяемых конструкций. Чем меньше диаметр, тем глубже провариваются заготовки, при его увеличении существенно возрастает сила тока, примерно 100 ампер на каждый дополнительный миллиметр.

Защитные газы, находящиеся в баллонах, используются в чистом или смешанном виде — это зависит от режима сварных работ и видов соединяемых металлов. Наибольшее применение в промышленности в чистом виде имеет аргон, так как по себестоимости он занимает лидирующее место.

Сила тока и напряжение

От силы подаваемого тока зависит производительность, установка тока производится на основании размеров диаметра используемой электродной проволоки и толщины заготовок. Чем больше ампер, тем глубже проплавливается шов. Большое влияние на весь процесс сварки оказывает скорость подачи проволоки.

Напряжение напрямую зависит от силы тока, а регулировка производится путем изменения холостого хода источника питания. При повышении напряжения ухудшается газовая защита, снижается целостность и однородность шва, так как возрастает разбрызгивание металла. Глубина проварки также снижается, практика показывает, что при полуавтоматическом процессе соединения деталей применяют высокую силу тока и небольшую величину напряжения.

Расход газа

Этот параметр сильно зависит от диаметра используемой проволоки и силы тока. При проведении сварочных работ на открытом пространстве и при наличии сквозняков, надо существенно увеличивать подачу газа, а это приводит к лишнему перерасходу. Для более эффективной защиты зоны горения сварочной дуги снижают скорость или сопло горелки располагают ближе к поверхности металлоконструкций. Эффективна защита места работы сварщика от влияния сквозняка специальными переносными экранами.

Техника сварки

Вопрос — как же правильно надо сваривать полуавтоматом, чтобы образовался красивый качественный шов, волнует многих начинающих сварщиков. Для этого нужно знать и выполнять порядок необходимых действий, как говорится, инструкция для чайников:

1. Выбрать ток (переменный или постоянный), полярность, прямую или обратную.
2. Подобрать актуальный диаметр проволоки, наиболее часто используемым считается 0,8 мм, но его применение оправдано для сварки конструкций не толще 5 мм.
3. Выбрать нужную величину тока, всё полуавтоматическое оборудование выпускается с фиксированным положением переключателей, которые имеют дополнительные регулировки, а таблицы соответствия силы тока с толщиной заготовок приведены на лицевой стороне аппаратуры.
4. Установить нужную скорость подачи проволоки для сварки.
5. Расход защитного газа корректировать в зависимости от скорости сварочного процесса.
6. Постоянно следить за наклоном и выносом сопла горелки.

В качестве защиты применяется смесь из аргона, углекислого газа и кислорода — при этом процесс происходит мягко, сварочная дуга горит стабильно, нет затухания, в результате шов получается плотный и без видимых изъянов.

В среде защитного газа

Такой вид соединения металлов выполняется при помощи специального оборудования, например, сварка полуавтоматом для начинающих в среде углекислого газа выполняется на специально оборудованном посту, где имеется все необходимые инструменты и баллон с углекислым газом, в том числе.

Если сравнивать с другими видами сварочных работ, то сварка с применением углекислого газа довольно проста и имеет такие особенности:

• проводится на обратной полярности, чтобы исключить деформацию конструкции и добиться стабильных параметров дуги;
• при наплавке металла используется прямая полярность, КПД во время проведения этой операции возрастает в 1,8 раза, по сравнению с первым вариантом;

Сварку лучше проводить с подключением к сети переменного тока, для этого используется осциллятор.

Технология для алюминия

Полуавтоматические аппараты используют для сварки изделий из алюминия, в качестве защиты применяется аргон, но при этом нужно учитывать, что цветной металл обладает высокой текучестью при расплавлении. Особенностью этого метода является обратная полярность, когда к горелке подключается минус, а на свариваемые заготовки — плюс.

Поверхностная амальгама алюминия успешно разрушается, деталь начинает плавиться без помех. При значительном слое окиси нужно провести предварительную механическую обработку для удаления окисной пленки с поверхности конструкции.

С проволокой

В качестве плавящегося электрода используется специальная проволока в мотках, которая заправляется в автомат ее подачи в зону горения дуги. Из газов не рекомендуется пользоваться водородом, так как при этом происходит сильное разбрызгивание и шов получается плохого качества. Специальный ГОСТ нормирует применение сварочной проволоки 75-ти марок, поэтому сварщику надо сопоставлять ее с маркой свариваемых деталей, давать какие-то рекомендации здесь трудно.

Стандартный комплект сварочного оборудования для MIG/MAG сварки.

Основные правила при проведении работ

Исполнитель должен помнить и строго выполнять следующие важные моменты:

• Перед началом основной сварки сделать пробный шов на постороннем куске металла — так проводится регулировка подачи проволоки и силы тока, чтобы шов был высокого качества.
• Сварку изделий производить строго по инструкции, которая имеется у любого аппарата.
• При проведении работ сварщик должен быть экипирован в защитную одежду. Если работы проводятся в помещении, то надо обеспечить надежную вентиляцию.
• Для каждого вида проволоки существует канавка определенной формы. У припоя без присадок углубление имеет V-образную форму, при наличии в составе проволоки флюса — аналогичная, но с боковыми насечками.
• Нельзя проводить сварку, когда на поверхности металлов имеются горючие материалы — они должны удаляться, а свариваемые поверхности перед соединением хорошо зачистить.

Первый опыт

Чтобы научиться использовать сложное оборудование, нужно внимательно ознакомиться с инструкцией, обратить особое внимание на раздел: как правильно пользоваться полуавтоматом. Затем настроить его, потому что верная регулировка силы тока позволит выполнить сварочный шов без изъянов и досадных пропусков.

Баллон с редуктором

Для сварки используются только проверенные баллоны, на поверхности которых указана дата заполнения. Наиболее бюджетный вариант — использование углекислого газа в качестве зашиты места сварки от окисления, для этого приобретается баллон с редуктором. Устанавливается манометр, чтобы надежно контролировать давление газа в системе — оптимальная величина около 0,2 атмосфер.

Основные компоненты регулирования подачи газа от баллона к горелке.

Защитная маска

Для защиты лица и глаз используются специальные сварочные маски с затемненным окошком, которые надеваются на голову и высвобождают руки для работы. Производители современных аналогов разработали уникальную систему наподобие очков Хамелеон — стекло маски мгновенно становится непроницаемым при активации сварочной дуги.

Во время прекращения сварки окно становится прозрачным, так что маску можно не снимать, что намного упрощает действия сварщика, особенно когда он не обладает большим опытом проведения подобных работ.

Технология

После тщательной подготовки оборудования исполнитель делает легкое касание проволоки о поверхность свариваемых деталей для активации дуги. После её появления проволока ведется вдоль стыка на постоянном расстоянии, при этом одна рука занята горелкой, а второй — сварщик придерживает конструкцию. Зазор при толщине заготовок до 10 мм — 1 мм, далее он составляет не более 10% от толщины детали.

Проволока подается автоматически с выставленной заранее скоростью, а исполнитель формирует шов при плавлении металлов. Полуавтоматические аппараты выпускаются с газовой защитой или с применением флюса, каждый вариант имеет характерные особенности, но оба эффективны и позволяют получить качественное соединение конструкции.

Виды швов: коренные, заполняющие и косметические

При толщине металла 1,5 мм или менее, сплошной шов не применяется, так как возникает коробление от высокой температуры, при этом делается сварка с использованием точек диаметром 3—4 мм и шагом 10—25 мм. Заготовки с толщиной до 4 мм соединяют поэтапно, сначала с лицевой стороны, а потом с изнанки.

Для сварки конструкций, имеющих толщину 6 мм и более, требуется подготовка: кромки подтачивают до плотного соединения, с лицевой стороны снимается фаска под углом в 30 0 . Перед сваркой детали закрепляют в струбцинах с зазором не менее 0,5 и не более 2 мм. Вначале выполняют коренной шов при циклическом замыкании и заполняют дно стыка до начала скоса фасок.

Затем аппаратура переводится в режим сварки методом распыления, производят полное заполнение шва на всю глубину за несколько заходов. После окончания работ поверхность зачищается металлической щеткой или кругом с абразивом. Теперь покрывается заполненный зазор косметическим швом, при этом скорость подачи проволоки снижают, а сварку ведут широким фронтом по ширине 8—15 мм, что напрямую зависит от толщины заготовки.

Проволокой делаются поперечные движения по переднему краю сварочной ванны при интенсивной скорости, чтобы края шва не остывали, а наплывы были минимальными. Горелка двигает по направлению к себе, а края косметического шва проплавливаются качественно, но высота валика не должна превышать 2 мм.

Дефекты швов, причины их возникновения

Классификация возможных дефектов приведена в ГОСТ 30242-97, они подразделены на такие группы:

1. Растрескивание поверхности шва.
2. Кратеры, полости, свищи и раковины от усадки металла.
3. Вкрапления твердых частиц.
4. Не проварка или не сплавление участков шва.
5. Нарушена форма сварного шва.
6. Другие дефекты.

Причинами появления таких негативных факторов может быть нарушение приемов при подготовке, сборке, термообработке соединений, а также низкая квалификация исполнителя или небрежности в работе.

Возможные дефекты, возникающие на сварном соединении металлов.

Сваривание толстых деталей

При соединении толстых конструкций дугу ведут не только вдоль соединяемых кромок, но и производят колебательные движения горелкой. Видов такой технологий много, но чаще всего используют возвратно-поступательные колебания и зигзаг. При этом ширина захода шва на поверхность конструкции пропорциональна ее толщине.

Свариваемым заготовкам задают зазор, так как при его отсутствии соединение будет непрочным из-за большой толщины конструкций. При соединении тавровых деталей из толстого металла готовый шов проваривается по нижней и верхней кромке с заходом на поверхность детали. Этим достигается упрочнение сварочного шва.

Выводы

Работа на полуавтоматическом стенде или при использовании аналогичного аппарата требует от исполнителя точности движений и строгого выполнения технологии. Вначале закрепляют полученные теоретические знания на практике, а потом уже получают допуск на эксплуатацию промышленного оборудования.

Сварка в среде углекислого газа. Полуавтоматическая сварка в среде СО₂

Содержание

Способ сварки в среде углекислого газа впервые был разработан в середине 20-го века советскими исследователями К.В. Любавским и Н.М. Новожиловым. Благодаря низкой стоимости углекислого газа, высокой производительности и универсальности этого способа, сварка в углекислоте получила широкое распространение в промышленности, быту, при строительных и монтажных работах.

Сущность процесса сварки в углекислом газе

Сущность сварки заключаются в следующем. Поступающий для защиты зоны сварки углекислый газ под воздействием высокой температуры дуги распадается на угарный газ и кислород. Процесс распада происходит по реакции:

В результате реакции в зоне сварки образуется смесь из трёх газов: углекислый газ (СО2), угарный газ (СО) и кислород (О2). Поток этих газов не только защищает зону сварки от вредного воздействия атмосферного воздуха, но и активно взаимодействует с железом и углеродом, находящимися в составе стали по реакциям:

Нейтрализовать окислительное действие углекислого газа можно путём введения в сварочную проволоку избыточного кремния и марганца. Кремний и марганец химически более активны, чем железо, поэтому, вначале окисляются они по реакциям:

Пока в зоне сварки присутствуют в свободном состоянии более активные кремний и марганец, окисления железа и углерода не происходит.

Хорошее качество сварных соединений при сварке углеродистых сталей обеспечивается при соотношении количества марганца к кремнию в соотношении: Mn/Si=1,5…2. Формирующиеся в процессе сварки оксиды кремния и марганца не растворяются в сварочной ванне, а реагируют друг другом, образуя легкоплавкое соединение, которое в виде шлака быстро выводится на поверхность жидкого металла.

Особенности сварки в углекислоте

Сваривание металлов в среде СО₂ выполняют постоянным током обратной полярности. Если сварку производить постоянным током прямой полярности, то это отрицательно сказывается на стабильности электрической дуги, в результате появляется дефект формирования формы шва и электродный металл расходуется на угар и разбрызгивание.

Но если выполняется е сварка, а наплавка, то рекомендуется использовать именно прямую полярность тока, т.к коэффициент наплавки у него в 1,6-1,8 раза выше, чем у тока обратной полярности.

Сварку можно выполнять и на переменном токе. В этом случае в сварочную цепь необходимо включить осциллятор. Источниками постоянного сварочного тока являются преобразователи тока с жёсткой характеристикой.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа

Сварочный пост для сварки в углекислоте

Схема сварочного поста общего вида для сварки полуавтоматом в среде углекислого газа представлена на рисунке:

1 — держатель; 2 — подающий механизм; 3 — включатель; 4 — защитный щиток; 5 — манометр на 0,6МПа; 6 — переходной штуцер для установки манометра; 7 — кислородный газовый редуктор с манометром высокого давления; 8 — осушитель газа; 9 — подогреватель газа; 10 — баллон с углекислым газом; 11 — сварочный выпрямитель, или генератор; 12 — пульт управления.

Подготовка металла под сварку

Сварка листов из низколегированной стали или углеродистой успешно сваривается в среде углекислого газа. При этом сварку тонких листов (толщиной 0,6-1,0мм) сваривают с отбортовой кромок. Допускается сварка без отбортовки, но зазор между свариваемыми кромками не должен превышать 0,3-0,5мм.

Сварку листов толщиной 1-8мм допускается производить без разделки кромок. Максимально допустимый зазор при этом составляет 1,0мм. На листах толщиной 8-12мм выполняют V-образную разделку. Если толщина свариваемого металла превышает 12мм, то рекомендуется X-образная разделка.

Перед началом сварки сварные кромки тщательно зачищаются до металлического блеска от краски, масла, окалины и других загрязнений. Можно делать это вручную, можно применить дробеструйную или пескоструйную обработку. Если перед сваркой необходимо прихватить детали, то прихватка углеродистых сталей выполняются вручную электродами Э42, Э42А, либо полуавтоматом в углекислом газе. Прихватка легированных сталей выполняется электродами соответствующего назначения.

Сварочная проволока для полуавтоматической сварки

Для сварки в среде углекислого газа применяется проволока с повышенным содержанием кремния и марганца. Наличие каких-либо загрязнений или покрытий на поверхности проволоки не допускается, т.к. их присутствие отрицательно сказывается устойчивости режимов и стабильности электрической дуги.

Марка сварочной проволоки зависит от свариваемого материала. В таблице ниже представлены наиболее распространённые марки проволоки для сварки полуавтоматом в среде защитного газа:

Режимы сварки полуавтоматом в углекислоте

Режимы сварки зависят от толщины свариваемого металла. При увеличении толщины металла уменьшается скорость сварки и увеличивается сила тока. Величина рабочего напряжения дуги должна обеспечивать устойчивое горение дуги, которая должна быть как можно более короткой (1,5-4мм). При большей длине дуги её горений становится неустойчивым, разбрызгивание металла увеличивается, возрастает вероятность окисления и азотирования жидкой ванны.

Для сварки тонкого металла режимы сварки представлены в таблице:

Скорость подачи сварочной проволоки зависит от величины сварочного тока и напряжения. Расход углекислого газа должен быть таким, чтобы обеспечить надёжную защиту зоны сварки от влияния окружающей среды. Расход углекислоты при сварке тонкого металла приведён в таблице выше. При сварке металла большой толщины сила сварочного тока составляет 500-1000А, а расход защитного газа составляет 15-20 л/мин.

Расстояние от мундштука горелки до свариваемого металла при силе тока до 150А составляет 7-15мм, а при силе тока до 500А — 15-25мм.

Величина вылета электродной проволоки зависит от её диаметра. При диаметре 0,5-1,2мм вылет составляет 8-15мм, а при диаметре 1,2-3мм — 15-35мм.

Техника сварки полуавтоматом в среде углекислого газа

Для уменьшения риска возникновения горячих трещин при сварке, первый (корневой) шов рекомендуется сваривать при малой величине тока. Техника выполнения многослойного шва в углекислом газе представлена на рисунке:

Сварку полуавтоматом можно выполняют «углом вперёд» (справа налево), или «углом назад» (слева направо). Если сварка происходит «углом вперёд», то сварной шов получается широкий, а глубина проплавления уменьшается. Этот способ подходит для сварки тонкостенных изделий и для сварки сталей, склонных к образованию закалочных структур.

При сварке «углом назад» глубина проплавления увеличивается, а ширина шва уменьшается. Угол наклона сварочной горелки по отношению к свариваемому изделию составляет 15°.

Завершать выполнение сварного шва рекомендуется заполнением кратера металлом. После этого необходимо остановить подачу сварочной проволоки и прекратить подачу тока. А подачу углекислого газа необходимо продолжать до тех пор, пока расплавленный металл полностью не затвердеет.

Повышение производительности сварки в углекислом газе

Приём увеличения силы сварочного тока

Сварка в CO₂ часто производится на форсированных режимах при повышенной величине сварочного тока. Для проволоки диаметром 1,2мм сила тока составляет 350-380А, а для проволоки диаметром 1,4мм — 400-450А. Но простое увеличение силы тока допустимо только при сварке швов в нижнем положении.

При сварке вертикальных и потолочных швов силу тока можно увеличивать лишь в том случае, если повысить скорость кристаллизации сварочной ванны. Скорость кристаллизации можно повысить, если сообщить колебательные движения сварочной проволоке вдоль шва и поперёк него, а также периодическим отключением подачи проволоки. При отключении подачи проволоки дуга угасает, а к моменту следующего зажигания дуги металл успевает частично кристаллизоваться.

Сварка с увеличением вылета сварочной проволоки

Этот способ увеличения производительности особенно эффективен, если используется тонкая проволока. Повышение производительности достигается за счёт того, что проволока подаётся в зону сварки уже нагретой до высокой температуры, поэтому скорость её плавлении возрастает и увеличивается объём расплавленного металла.

Чтобы избежать самопроизвольного движения конца сварочной проволоки при её большом вылете, применяют специальные наконечники из фарфоровых или керамических трубок. При увеличении длины вылета на 40-50мм, производительность сварки и объём наплавленного металла возрастает на 30-40%. Но глубина проплавления основного металла немного снижается.

Импульсно-дуговая сварка в CO₂

В различных металлоконструкциях объём сварки угловых швов достигает 80%. Примерно половина из них свариваются в вертикальном, или наклонном положении (под углом более 15 ° от нижнего положения). Сварка таких швов выполняется, в большинстве случаев, «на подъём», чтобы обеспечить хороший провар корня шва. Сварка в таких положения приводит к усилению шва. Величина усиления при сварке вертикальных швов может достигать 25% от общего сечения шва.

Но усиление шва не увеличивает его прочность и не повышает работоспособность конструкции, поэтому его следует делать, по-возможности, минимальным. Применение импульсно-дуговой сварки в углекислом газе позволяет уменьшить усиление шва, или убрать его совсем.

Особенности горения дуги и переноса электродного металла позволяют выполнять полуавтоматическую и автоматическую сварку вертикальных и наклонных угловых швов и тавровых соединений при толщине металла до 12мм в направлении сверху вниз на спуск. При этом достигается равномерный провар по всей длине соединения. Используя этот приём можно получить нормальную или слегка вогнутую форму сварного шва. Сечение шва уменьшается на 25-30%. Соответственно, уменьшается расход электроэнергии и, примерно, в 3 раза увеличивается скорости сварки.

Правила сварки в среде углекислого газа

Хорошо знакомая профессионалам сварка в среде углекислого газа, как правило, полностью автоматизирована или же проводится в полуавтоматическом режиме.

В основу этого метода заложено свойство углекислоты разлагаться под термическим воздействием на две отдельные составляющие, одна из которых (угарный газ или «СО») надёжно изолирует активную зону от окружающей среды.

Особенности технологии

Однако из-за образования в месте сварки углекислотного компонента и кислорода этот процесс сопровождается ещё одной реакцией. Совместное действие этих газов вызывает выгорание из расплавленного металла углерода и легирующих добавок.

В результате этого расход углекислоты при сварке резко возрастает, что создаёт определённые сложности с реализацией самого процесса.

В связи с указанной спецификой сварки в углекислом газе этот режим заслуживает особого рассмотрения.

Для нейтрализации образующегося угарного газа автоматическая сварка с применением углекислоты предполагает использование специальных проволок марок Св–08ГС или Св–08Г2С с небольшой примесью марганца и кремния.

По показателю химической активности содержащиеся в них реагенты значительно превосходят железо, и поэтому вступают в реакцию раньше, не допуская окисления самого металла.

В процессе сварки, протекающей в специально создаваемой защитной среде углекислого газа, марганец вместе с кремнием образуют хорошо плавящееся соединение, а затем в виде шлака просто выводятся на поверхность.

По сравнению с другими известными методами организации сварочного процесса технология сварки в углекислом газе достаточно проста и к тому же отличается следующими преимуществами:

• этот вид сплавления металлических заготовок осуществляется на токах с обратной полярностью, что дает более стабильную дугу и исключает возможность нежелательных деформаций;
• за счёт применения специального электрода снижается эффект разбрызгивания расходного материала, что позволяет частично снизить непроизводительные затраты;
• при наплавке металла допускается использование прямой токовой полярности, обеспечивающей повышение её эффективности в полуавтоматическом режиме примерно в 1,6-1,8 раза.

При проведении сварки в углекислом газе по этому методу может использоваться сварочный аппарат типа «осциллятор», функционирующий по принципу высокочастотного преобразователя напряжения и тока.

Работа полуавтоматом в углекислотной среде

Выбор сварочного режима в среде углекислого газа осуществляется в зависимости от толщины обрабатываемых металлических заготовок индивидуально для каждого образца оборудования. С параметрами этих режимов, существенно влияющими на качество сварки, можно ознакомиться в таблице.

Подробный анализ данных этой таблицы позволяет убедиться в следующем:

• глубина провара при электродуговой сварке в среде углекислого газа заметно возрастает при увеличении рабочего сварочного тока;
• мощность дуги в зоне сварки напрямую зависит от её длины (при возрастании напряжения питания ширина и глубина образующегося провара заметно увеличиваются);
• выбор оптимального темпа подачи проволоки определяется условием стабильности дуги при фиксированном напряжении питания;
• правильность выбора размера рабочей части электрода (его вылета) также влияет на качество дуги. При увеличении этого показателя свойства дуги и получаемого шва существенно ухудшаются.

С другой стороны при слишком коротком вылете стержня наблюдать за процессом сваривания через защитную маску становится слишком сложно, что приводит к частому выгоранию контактного наконечника.

Специалисты рекомендуют настраивать оборудование соответствующим образом, то есть увязывать величину вылета с диаметром проволоки, применяемой в процессе сварки.

После ознакомления с режимами работы в углекислом газе можно перейти к рассмотрению самого сварочного процесса.

Подготовка и запуск

Перед началом сварки с полуавтоматом необходимо внимательно ознакомиться с имеющимися на панели прибора элементами управления. Основное внимание должно уделяться переключателю режимов сварочного тока, обеспечивающего широкий выбор их значений (от минимума для тонких заготовок и до максимума – для самых толстых).

Кроме того, следует убедиться в том, что скорость подачи проволоки в зону сгорания с окислами углерода надёжно регулируется отдельно расположенным на панели переключателем.

Стоит обратить внимание и на то, что отдельные модели полуавтоматов с целью удобства работы оснащаются таймерами включения.

Перед запуском сварочного аппарата обязательно убедитесь в соответствии его электрических параметров данным электросети, а также в наличии цепи нагрузки. Для настройки автоматического устройства сначала в него вставляется сварочная проволока. Для этого предусмотрен специальный приёмник с механизмом подачи, располагающийся под крышкой автомата.

Все остальные пусковые операции, включая управление каналами, по которым подают углекислоту для сварки, выполняются согласно инструкции, прилагаемой к каждому сварочному аппарату.

Особенности TIG метода

Расшифровка этого обозначения сварочного процесса в переводе с английского языка дословно означает «вольфрам и инертный газ». Такой прямой перевод полностью отражает суть процесса, при котором электрический стержень с вольфрамовым покрытием «сгорает» в среде того или иного инертного газа.

В данном случае за инертную среду принимается углекислотный состав в сочетании с вольфрамовым электродом. Температура плавления последнего достаточно высока (её величина немногим менее 4000 °), благодаря чему таким стержнем могут свариваться практически все виды чёрных и цветных металлов.

Электрод с вольфрамовым покрытием перед началом работ закрепляется в специальной цанге с последующей фиксацией в корпусе горелки. Излишки его длины, временно незадействованные в процессе сварки, защищаются специальным колпаком, исключающим возможность замыкания на «массу».

Устройство горелки

На конце горелки для углекислого газа предусмотрено сопло с керамической окантовкой, а по его центру размещается сам электрод. При этом углекислый газ поступает в зону сварки по каналам, окаймляющим сопло с вольфрамовым электродом.

Сварочный процесс запускается посредством специальной кнопки, размещённой на корпусе горелки. После её нажатия подаётся питание от автомата и одновременно начинает поступать газ.

Сварка ТИГ организуется по принципу сплавления зажженной дугой непосредственно кромок обрабатываемого металла. Для получения качественного шва вполне достаточно, чтобы сопрягаемые части изделия были размещены вплотную друг к другу.

При наличии между ними зазора или в случаях, когда необходимо получить очень прочный шов – обычно используется присадочная проволока. Её подача в зону плавления осуществляется свободной рукой оператора.

Сварка деталей по технологии ТИГ в середе углекислого газа по причине высокотемпературного режима обработки деталей широко применяется в самых различных областях промышленного производства.

Этот метод может использоваться как при сплавлении изделий, изготовленных на основе обычной углеродистой стали, так и при обработке заготовок из широкого спектра цветных металлов.

Техника безопасности при работе с углекислотой

Специальными требованиями действующих стандартов (ГОСТ 12.1.004-76 и 12.1.005-76) порядок защиты от угарного газа, образующегося в процессе сварки изделий в углекислой среде, строго регламентируется.

Для обеспечения безопасных условий сварки в этих документах особо оговаривается перечень средств защиты, используемых при работе с этим опасным составом.

К такому защитному снаряжению относятся специальные лицевые маски и элементы одежды исполнителя (электросварщика).

Завершая обзор сварочных работ с использованием углекислого газа, надо отметить, что его применение характерно для автоматических и полуавтоматических режимов обработки металлов плавлением. Особенностью является то, что при определённых условиях таким методом можно сваривать практически любые металлы.