Теоретичні основи

Примінення захисних газів почалося разом а винаходом дугового зварювання, але при ручному зварюванні штучним електродом позитивних результатів одержати не вдалося, тому захисні гази використовують лише при механізованому зварюванні.

Спосіб газового захисту полягає в тому, що в зону дуги безперервно подається струмінь захисного газу, менш шкідливого, ніж повітря, яке визиває хрупкість наплавленого металу.

На початку 50-х років групою працівників ЦНДІТМашу під ке­рівництвом К.В. Любавського був розроблений важливий промисловий спосіб зварювання в вуглекислому газі, котрий одержав широке розповсюдження в багатьох країнах світу.

Вуглекислий газ, забезпечуючи захист зварочної ванни від впливу повітря, разом з тим є окислюючим середовищем в результаті дисоціації в зоні високих температур дуги:

СО2 СО+1/2О2-Q

Витрата енергії на дисоціацію газу складає 20...25% від загальних витрат енергії в дузі.

В такому випадку, не дивлячись на надійний захист зварочної ванни від азоту повітря, виникає необхідність запобігання окис­лення металу зварочної ванни і вигорання вуглецю, кремнію, марганцю і інших легуючих елементів, як це має місце при зварюванні вуглецевим дротом типу Св-08.

Окислення заліза в області високих температур в зварочній ванні може відбуватися двома шляхами: безпосередньо вуглекислим газом і киснем, що утворюється в результаті дисоціації, а також випадково попадаючим в зварочну ванну:

CO2+[Fe] CO+[FeO]; O2+2[Fe] 2[FeO]

Утворений окис заліза в рідкому металі ванни реагує з елементами і утворює з ними шлаки і гази.

При зварюванні в середовищі вуглекислого газу в швах можуть утворюватися газові пори.

Для запобігання поро утворення при зварці в СО2 в зварочну ванну вводять розкислювачі або через зварочний дріт, або через спеціальний захисно-легуючий флюс. При зварюванні в середовищі СО2 використовують зварочний дріт з підвищеним вмістом марганцю і кремнію типу Св-08ГСА, Св-08Г2СА і ін.

Механічні властивості зварочних об’єднань, виконаних в середовищі вуглекислого газу, не поступаються властивостям з’єднань, зварених під флюсом.

Процес зварки плавлячим електродом у вуглекислому газі характеризуються слідуючими особливостями:

1. Для забезпечення стабільності горіння дуги, зменшення розбризкування і покращення формування шва необхідно, щоб роз­плавлений метал переходив з електроду в зварочну ванну у вигля­ді дрібних капель.

Використання для зварювання тонкого дроту (0,8...2 мм) і високої щільності струму (75...300 А/мм²) забезпечує дрібно-крапельний перенос.

2. В даний час використовується зварка постійним струмом, на оберненій полярності, при якій забезпечується стабільне го­ріння дуги, зменшується розбризкування металу і якісне форму­вання шва.

Пряму полярність примінюютьпри наплавочних роботах і виправленні дефектів литва.

Найбільша стабільність зварки забезпечується при вико­ристанні джерел живлення з жорстокою і зростаючою характеристикою /ПСГ-350, ПСГ-500 і ін./

3. Продуктивність процесу зварки на оберненій полярності вища продуктивності зварки лід флюсом.

4. При зварюванні на прямій полярності коефіцієнт наплавки зростає, а глибина проплавлення зменшується. В резуль­таті цього доля основного металу в шві значно менша.

5. Збільшення напруги на дузі призводить до зменшення коефіцієнтів розплавлення і наплавки за рахунок росту втрат тепла подовженою дугою і втрат металу на збільшення вигорання і розбризкування. При цьому погіршується хімічний склад на­плавленого металу внаслідок вигорання легуючих елементів і насичення металу киснем і азотом.

6. Зі збільшенням витрат газу коефіцієнти розплавлення і наплавки знижуються за рахунок інтенсивного охолодження дуги. При зварюванні приміняють витрати газу порядком 900...1500 л/год.

7. Із збільшення виліту електроду зростає продуктивність зварки за рахунок попереднього підігріву електродного дроту струмом. При цьому може погіршитися захист зони зварювання га­зом.

Переваги зварки в СО2: висока продуктивність, низька вартість, невелика чутливість до ржавіння, можливість спос­тереження за процесом зварки, можливість автоматичного і напів­автоматичного зварювання без примінення будь-яких флюсо/метало/ утримуючих пристроїв.

В трубопровідному будівництві використовують напівавтомати і автомати для зварювання плавлячим дротом типу А-537, А-547, А-1197, А-І230М, СГУ-301 і ін.

Зварювальний струм визначають за формулою:

діаметр електродного дроту, мм.

Напруга на дузі при газоелектричній зварці

Зварювання проводять короткою дугою. Довжина дуги при струмах 200...500 А повинна бути в межах 1,5...4 мм.

Відстань від сопла пальника до зварюваного метолу підтримують з межах 10...25мм. При цьому забезпечується надійний захист і незначне забризкування сопла.

Тиск вуглекислого газу встановлюють рівним 0,1...0,2 МПа, витрати газу при нормальних умовах 15…20 л/хв.

При автоматичному режимі зварки в середовищі вуглекис­лого газу зварочний струм визначають за формулою:

коефіцієнт розплавлення електродного дроту, г/А год.;

коефіцієнт теплопровідності сталі, І/°С;

температура нагріву виліту електроду, 400°С;

виліт електроду, мм;.

діаметр електродного дроту, мм.

Швидкість подачі електродного дроту визначається за формулою:

,

площа поперечного перерізу електродного дроту, см2;

густина наплавленого металу, кг/см3.