Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа



  Сварка в среде углекислого газа является одним из наиболее эффективных процессов при устранении механических повреждений в тонколистовых автомобильных узлах и деталях. Основные достоинства этого процесса: высокая производительность, возможность сварки в любом пространственном положении, незначительный нагрев детали и, как следствие, меньшее ее коробление, более благоприятные, по сравнению с другими видами сварки, условия труда.
   Для сварки в среде углекислого газа применяют проволоку следующих марок: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС и др. Большая стабильность процесса и лучшее качество обеспечивается при сварке омедненной проволокой.
    Для защиты сварочной ванны применяют углекислый газ сварочный 1-го или 2-го сорта. Питание установки углекислым газом осуществляют по схеме: баллон с углекислотой — подогреватель-осушитель — понижающий редуктор — ротаметр (расходомер) — горелка.
   Из 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л газа. В баллон вместимостью 40 л заливается 25 кг углекислоты, из которой образуется газ, достаточный для 12-15 ч непрерывной работы.

Оборудование и аппаратура



  В комплект оборудования для сварки в среде углекислого газа входят сварочный выпрямитель, подающий механизм и держатели со шлангами. Для подачи в зону дуги электродной проволоки в качестве подающего механизма используют полуавтоматы А-547-У, А-825, ПДПГ-500 и др. Наибольшее распространение получает полуавтомат А-547-У. Механизм подачи электродной проволоки этого полуавтомата смонтирован вместе с катушкой для намотки проволоки в небольшом металлическом чемодане, который можно переносить за ручку или на ремне через плечо. Скорость подачи электродной проволоки изменяется плавно от 148 до 600 м/ч путем изменения частоты вращения вала электродвигателя и смены подающего ролика. В подающем механизме установлен газовый клапан, который совместно с редуктором обеспечивает надежную защиту места сварки газом в начальный период процесса сварки.



Техника и режимы сварки



  Сварку в среде углекислого газа выполняют на постоянном токе обратной полярности. Сила тока зависит от диаметра и скорости подачи электродной проволоки. Силу тока регулируют путем изменения скорости подачи проволоки и напряжения дуги.
  Важнейшим элементом режима сварки является напряжение дуги. С повышением напряжения увеличивается общая длина дуги и ширина шва. При слишком малом вылете электродной проволоки затрудняется видимость в зоне сварки, а при большом нарушается стабильность дуги.
  Техника сварки в среде углекислого газа очень проста. Сварщику достаточно лишь выдержать определенный вылет электродной проволоки и перемещать горелку с определенной скоростью. Перед началом сварки необходимо убедиться, выходит ли углекислый газ из сопла горелки. Для возбуждения дуги конец электродной проволоки упирают в металл, где должен начинаться шов, и нажимают на пусковую кнопку. После возбуждения дуги устанавливают требуемый вылет электродной проволоки.
  Горелку можно перемещать в любом направлении. Сварка справа налево углом вперед лучше в том отношении, что она дает возможность наблюдать за свариваемыми кромками. Угол между осью мундштука горелки и поверхностью сварки должен быть в пределах 65-75°C.
  Соблюдение оптимальных режимов и техники сварки обеспечивает хорошее формирование шва, достаточный провар и хорошие механические свойства наплавленного металла.

Аргонодуговая сварка



  Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.
  При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм Iсв = 120–240А. При силе тока Iсв больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около Iсв ? 100А.



Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом



  Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

аргонодуговая сварка
Рисунок. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

  Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.
При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».
  Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.
  При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.
  Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки

  Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.