Дугове зварювання в захисних газах

1. Суть способу зварювання в захисних газахполягає в тому, що для захисту розплавленого металу від шкідливої дії кисню і азоту повітря у зону дуги, яка горить між зварюваним виробом і плавким або неплавким електродом, крізь сопло пальника безперервно подається струмінь захис­ного газу, що відтискає повітря від місця зварювання. В деяких випадках зварювання відбувається в герметичних камерах, заповнених захисним (інертним) газом.

Як захисні гази використовують одноатомні, або інертні, гази (аргон і гелій), які не взаємодіють з розплавленим металом, і активні гази (вугле­кислий газ, водень, азот, пари води, а також їхні суміші - аргон з киснем, аргон з азотом або вуглекислим газом, вуглекислий газ із киснем тощо), які частково взаємодіють з розплавленим металом.

Інертні гази використовують для зварювання хімічно активних мета­лів, а також тоді, коли потрібно дістати зварні шви, однорідні зі складом основного і присадного металів.

Активні гази використовують, коли задані властивості металу мож­на забезпечити металургійною обробкою, наприклад відновленням, окис­ленням.

2. Аргонодугове зварювання.Для цього виду зварювання використо­вують аргон, який добувають з повітря, де його за об'ємом міститься близь­ко 1 %. Транспортують і зберігають аргон у балонах місткістю 40 л під тиском 15 МПа.

Аргонодугове зварювання здійснюють неплавким (переважно воль­фрамовим) і плавким електродами. Неплавкі електроди призначені лише для збудження і підтримання горіння дуги; для заповнення місця розкриття між кромками зварюваних виробів у зону зварювання подається присад­ний метал у вигляді прутків або дроту. За хімічним складом вони близькі до основного металу.

Зварювання неплавким електродом здійснюють на постійному і змінно­му струмі ручним, напівавтоматичним і автоматичним способами. По­стійним струмом на прямій полярності зварюють корозієстійкі і жароміцні сталі, мідь та її сплави, нікель і його сплави, титан, цирконій, молібден та деякі інші метали завтовшки 0,1...6,0 мм.

Як джерела постійного струму використовують зварювальні генерато­ри або зварювальні випрямлячі з пологоспадною зовнішньою характерис­тикою.

Змінним струмом зварюють алюміній, магній і їхні сплави. При цьому в ті напівперіоди, коли катодом є виріб, його поверхня бомбардується важкими позитивними іонами аргону і відбувається так зване катодне розпилення тугоплавких оксидних плівок алюмінію або магнію. Тому від­падає потреба в застосуванні флюсів для їх видалення.

Зварювання плавким електродом здійснюють тільки автоматичним і на­півавтоматичним способами. Його застосовують для зварювання алюмі­нію, магнію і їхніх сплавів, а також корозієстійких сталей. Зварювання ви­конують на постійному струмі при зворотній полярності, який одержують від джерел з жорсткою або зростальною зовнішньою характеристикою.

При напівавтоматичному зварюванні використовують спеціальні шлан­гові напівавтомати, в яких подача зварювального дроту в зону зварю­вання здійснюється не крізь шланг, а крізь тримач. Для цього в самому тримачі є протягувальні ролики, які дають змогу застосовувати м'який невеликого діаметра дріт, починаючи від 0,8 мм.

Аргонодугове зварювання в ряді випадків застосовують в суміші з ак­тивними газами. Це покращує стабільність горіння дуги, збільшує глиби­ну проплавлення, поліпшує формування швів, зменшує розбризкування, покращує перенесення металу в дузі, підвищує продуктивність зварюван­ня. Так, добавка 1...5 % кисню до аргону, який застосовують для зварю­вання маловуглецевої і легованої сталі, сприяє перетворенню крапельного перенесення металу в дузі в струменеве. Це дає змогу одержати більш щіль­ні шви і збільшити продуктивність зварювання. Метод зварювання плав­ким електродом забезпечує високі швидкості зварювання (200...300 м/год).

Основним недоліком зварювання в інертних газах є їхня дефіцитність і висока вартість. До переваг цього способу належать: 1) висока продуктив­ність; 2) висока якість зварних швів; 3) можливість зварювати алюміній, магній та їхні сплави без флюсів, які також є дорогими, дефіцитними і потребують копіткого очищення виробів після зварювання; 4) можливість візуально спостерігати процес зварювання і виконувати зварні з'єднання в будь-яких просторових положеннях.

2. Зварювання у вуглекислому газіхарактеризується високою продук­тивністю і низькою вартістю, внаслідок чого цей спосіб дедалі більше поширюється для зварювання маловуглецевих, низьколегованих і деяких високолегованих сталей. Вуглекислий газ для потреб зварювання добу­вають з відхідних газів хімічних виробництв. Поставляють його у зрідже­ному стані в сталевих балонах місткістю 40 л, в яких під тиском 7,5 МПа міститься 25 л рідкої вуглекислоти. При випаровуванні її утворюється 12 750 л вуглекислого газу.

Вуглекислий газ при високій температурі дуги частково дисоціює на оксид вуглецю й атомарний кисень, який сприяє окисленню металу. Для нейтралізації окислювальної дії вуглекислого газу при зварюванні вугле­цевих і низьколегованих сталей використовують зварювальний дріт з під­вищеним вмістом мангану і силіцію (Св-08ГСА, Св-08Г2СА).

Зварювання у вуглекислому газі здійснюють плавким електродом пе­реважно напівавтоматичним способом. Живлять зварювальну дугу від джерела постійного струму із жорсткою або зростальною зовнішньою ха­рактеристикою при зворотній полярності.