Технология П.С. в углеродистом газе и его смесей

Углекислый газ является активным газом. При высоких температурах происходит диссоциация (разложение) его с образованием свободного кислорода:

2СО2 -> 2СО + О2

Молекулярный кислород под действием высокой температуря сварочной дуги диссоциирует на атомарный по формуле:

О2 -> 2О

Атомарный кислород, являясь очень активным, вступает в реакцию с железом и примесями, находящимися в стали, по следующим уравнениям:

Fe + O =FeO,

C + O =CO,

Mn + O =MnO,

Si + 2O = SiО2.

Чтобы подавит реакцию окисления углерода и железа при сварке в углекислом газе, в сварочную ванну вводят раскислители (марганец и кремний), которые тормозят реакции окисления и восстанавливают окислы по уровням:

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiО2 + 2Fe и т.д.

Образующиеся окислы кремния и марганца переходят в шлак. Исходя из этого при сварке в углекислом газе малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей необходимо применять кремний-марганцовистые проволоки, а для сварки легированных сталей – специальные проволок.

MIG/MAG - электродуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа (углекислого или другого инертного газа) - наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки. Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc) или GMAW (Gas Metal Arc Welding). Применение термина «полуавтоматическая» не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированной и роботизированной сварке. Словосочетание «сварка в углекислом газе», к которому привыкли многие специалисты, умышленно упущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25 - 30%, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.

При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла - электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.

При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс электродуговой сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5 - 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15 - 22 В. После очередного короткого замыкания силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными. Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи.

Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания. При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется. Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться в пределах 90 - 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7%. Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера, хорошо заметными невооруженным глазом.

Техника автоматической сварки в углекислом газе различных соединений металла толщиной более 2,0 мм аналогична технике сварки под флюсом.

Техника полуавтоматической сварки в углекислом газе почти аналогична технике ручной дуговой сварки.

Перед началом сварки необходимо включить газ и проверить его расход, выждать несколько секунд, чтобы полностью вышел воздух из шлангов, и обдуть место сварки углекислым газом. Несоблюдение этих условий приводит к образованию пор в начале шва.

В момент окончания процесса сварки прекращают продвижение дуги, выключают подачу проволоки и сварочный ток, задерживают на секунду-две мундштук над кратером, чтобы защитить металл сварочной ванны от окисления, а затем удаляют держатель от места сварки. Прекращать процесс сварки растягиванием дуги не рекомендуется. Перед прекращением процесса сварки рекомендуется заполнить кратер шва металлом.

Заполнение металлом кратера (заварка кратера) особенно необходимо при сварке проволокой диаметром более 1,2 мм, так как в незаполненном кратере в данном случае после затвердевания металла образуются надрывы (горячие трещины). Большинство таких трещин можно устранить проплавлением при выполнении последующего слоя шва, причем в кратере последующих слоев шва трещины не образуются. Трещины глубиной более 3 мм при наложении последующего слоя часто не удается устранить, и они остаются в шве в виде единичных надрывов.

Экспериментально установлено, что трещины не образуются в кратере, если в момент обрыва дуги уменьшить до минимума сварочный ток и соответственно скорость подачи электродной проволоки. При этом кратер полностью заваривается. Лучшие результаты получаются, если перед обрывом дуги сварочный ток и соответственно скорость подачи электродной проволоки уменьшаются постепенно.

В Институте электросварки разработан полуавтомат для сварки металла в углекислом газе, обеспечивающий заварку кратера в конце шва, что устраняет образование трещин в нем. В конце сварки специальной кнопкой полуавтомат переключается на заварку кратера.

При использовании обычных полуавтоматов прекращать процесс сварки необходимо на выводной планке (особенно при сварке ответственных изделий).

Стыковые соединения в нижнем положении сваривают полуавтоматом при наклоне электрода от 5 до 20° углом вперед или (реже) углом назад. Тавровые соединения, расположенные не «в лодочку», сваривают с таким же наклоном электрода в направлении сварки и с наклоном его поперек шва под углом 40-50° к горизонту. При этом электрод направляют либо точно в угол, или несколько смещают на 1-1,5 мм на горизонтальную.

Полуавтоматическая сварка – дуговая сварка автоматически подающимся проволочным электродом (проволокой) в среде защитного газа.

Общепринятые обозначения полуавтоматической сварки

MIG – Metal Inert Gas (Welding) – металлическая сварка в среде инертного газа

MAG – Metal Active Gas (Welding) – металлическая сварка в среде активного газа

GMAW – Gas Metal Arc Welding – металлическая дуговая сварка в газовой среде

Полуавтоматическая сварка в углекислом газе

Полуавтоматическая сварка в углекислом газе (СО2) является основной и наиболее распространенной технологией сварки плавлением на предприятиях машиностроительной отрасли. Она является экономичной, обеспечивает достаточно высокое качество сварных швов, особенно при сварке низкоуглеродистых сталей, возможна в различных пространственных положениях, требует более низкой квалификации сварщика, чем ручная дуговая сварка.

Рисунок. Полуавтоматическая сварка, схема процесса

Защитный газ, выходя из сопла, вытесняет воздух из зоны сварки. Сварочная проволока подается вниз роликами, которые вращаются двигателем подающего механизма. Подвод сварочного тока к проволоке осуществляется через скользящий контакт.

Учитывая, что защитный газ активный и может вступать во взаимодействие с расплавленным металлом, полуавтоматическая сварка в углекислом газе имеет ряд особенностей.

Полуавтоматическая сварка в защитном газе.

Дата добавления: 2015-08-17