ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Сварка в защитных газах нашла широкое применение в промыш­ленности. Этим способом можно соединять вручную, полуавтомати­чески или автоматически в различных пространственных положе­ниях разнообразные металлы и сплавы толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.

Сущность способа.При сварке в зону дуги 1 через сопло 2 непрерывно подается защитный газ 3 (рис. 1). Теплотой дуги расплавляется основной металл 4 и, если сварку

Рис.1 Дуговая сварка в защитных газах

выполняют плавящимся электродом, расплавляется и электродная проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизу­ясь, образует шов. При сварке неплавящимся электродом электрод не рас­плавляется, а его расход вызван испа­рением металла или частичным оплавле­нием при повышенном допустимом сва­рочном токе.

Образование шва происходит за счет расплавления кромок основного металла или дополнительно вводимого присадоч­ного металла. В качестве защитных газов применяют инертные (аргон и гелий) и активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы, а также их смеси (Аг + Не, Аг '+ С0₂, Аг + 0₂, С0₂ + 0₂ и др.). По отношению к электроду защитный газ можно подавать центрально или сбоку (рис. 2). Сбоку газ подают при больших скоростях сварки плавящимся электродом, когда при центральной защите надежность защиты нарушается из-за обдувания газа неподвижным воздухом. Сквоз­няки или ветер при сварке, сдувая струю защитного газа, могут резко ухудшить качество сварного шва или соединения. В неко­торых случаях, особенно при сварке вольфрамовым электродом, для получения необходимых технологических свойств дуги, а также с целью экономии дефицитных и дорогих инертных газов используют защиту двумя концентрическими потоками газа.

Для сварки тугоплавких и активных металлов, часто выпол­няемой вольфрамовым электродом, для улучшения защиты нагре­того и расплавленного металлов от возможного подсоса в зону сварки воздуха используют специальные камеры (сварка в контро­лируемой атмосфере). Небольшие детали помещают в специальные камеры, откачивают воздух до создания вакуума до 10^-4 мм рт. ст. и заполняют инертным газом высокой чистоты. Сварку выполняют вручную (рис. 3) или автоматически с дистанционным управле­нием.

а)У) <»

Рис.2 Подача защитных газов в зону сварки:

а) центральная одним концентрическим потоком, б) центральная двумя концентрическими потоками, в) боковая, г) в подвижную камеру насадку.

1 –электрод, 2 –защитный газ, 3 и 4 –наружный и внутренний потоки защитных газов, 5 –насадка, 6 –распределительная сетка.

Рис. 3. Камера с контролируемой атмосферой для ручной дуговой сварки вольфрамовым электродом:

1 — корпус камеры; 2 — смотровое окно; 3 — рабочие рукава-перчатки сварщика, сое­диненные с корпусом камеры; 4 — горелка

Для сварки в контролируемой атмосфере крупногабаритных изделий находят применение камеры объемом до 450 м³. Сварщик находится внутри камеры в специальном скафандре с индивидуальной системой дыхания. Инертный газ, заполняю­щий камеру, регулярно очищается и частично заменяется. Для доступа сварщика в камеру и подачи необходимых материалов имеется система шлюзов. При крупногабаритных изделиях исполь­зуют переносные мягкие камеры из полиэтилена, устанавливае­мые на поверхности изделия. После их продувки и заполнения защитным газом сварку выполняют вручную или механизиро­ванно. Для этих же целей используют подвижные камеры (рис. 2, г), представляющие собой дополнительную насадку на уширенное газовое сопло горелки. Сварка в этом случае обычно выполняется автоматически.

Теплофизические свойства защитных газов оказывают боль­шое влияние на технологические свойства дуги и форму швов. Например, по сравнению с аргоном гелий имеет более высокий потенциал ионизации и большую теплопроводность при темпера­турах плазмы. Поэтому дуга в гелии более «мягкая». При равных условиях дуга в гелии имеет более высокое напряжение, а обра­зующийся шов имеет меньшую глубину проплавления и большую ширину. Поэтому гелий целесообразно использовать при сварке тонколистового металла. Кроме того, он легче воздуха и аргона, что требует для хорошей защиты зоны сварки повышенного его расхода (1,5—3 раза). Углекислый газ по влиянию на форму шва занимает промежуточное положение.

Широкий диапазон используемых защитных газов, обладаю­щих значительно различающимися теплофизическими свойствами, обусловливает большие технологические возможности этого способа как в отношении свариваемых металлов (практически всех), так и их толщин (от 0,1 мм до десятков миллиметров). Сварку можно выполнять, используя также неплавящийся (угольный, вольфрамовый) или плавящийся электрод.

По сравнению с другими способами сварка в защитных газах обладает рядом преимуществ: высокое качество сварных соедине­ний на разнообразных металлах и сплавах различной толщины; возможность сварки в различных пространственных положениях; возможность визуального наблюдения за образованием шва, что особенно важно при полуавтоматической сварке; отсутствие опе­раций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака; высокая производительность и легкость механизации и автоматизации; низкая стоимость при использовании активных защитных газов. К недостаткам способа по сравнению со сваркой под флюсом относится необходимость применения защитных мер против све­товой и тепловой радиации дуги.