ЗАО "Сварочные технологии"

Дуговая сварка в защитных газах (газоэлектрическая сварка) выполняется в среде как инертных, так и активных газов.

В качестве инертных газов используют аргон и гелий, практически почти не взаимодействующие с расплавленным металлом, а в качестве активных - углекислый газ, азот, пары воды, смеси аргона с кислородом, аргона с азотом, аргона с углекислым газом, углекислого газа с кислородом и другие, взаимодействующие в большей или меньшей степени с расплавленным металлом.

В некоторых случаях применяют газофлюсовую сварку, при которой наряду с газом в зону сварки подается небольшое количество раскисляющих, шлакообразующих или легирующих веществ. Эти вещества вдуваются в зону сварки в виде пыли с защитным газом или вводятся с проволокой в виде наносимой на нее пасты, или порошковой проволоки, находящейся в сердечнике (рис. 102).

(рис. 102) Схема способов дуговой сварки с газофлюсовой защитой: а - с подачей в зону сварки пылевидного флюса в смеси с газом, б - порошковой проволокой, в - проволокой с нанесенной на ее поверхность пастой; 1 - наконечник мундштука, 2 - сплошная электродная проволока, 3 - электрическая дуга, 4 - защитный газ, 5 - свариваемое изделие, 6 - шлаковая корка, 7 - шов, 8 - металлическая трубка для порошковой проволоки, 9 - сердечник порошковой проволоки из шлакообразующих и легирующих элементов, 10 - паста

Защитная среда определяет название каждого из этих способов: аргонодуговая сварка, гелиедуговая, газофлюсовая, сварка в углекислом газе и т. д.

Сварка в защитных газах может выполняться плавящимся и неплавящимся электродами, вручную, полуавтоматом или автоматом. Сварка неплавящимся электродом выполняется с присадкой или без присадки электродного металла.

Способ газоэлектрической сварки выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, типа и формы соединений, а также от качества выпускаемых однотипных изделий.

Аргонодуговая сварка обеспечивает высокое качество сварных соединений и широко применяется при изготовлении ответственных конструкций из высоколегированных сталей и сплавов, легких и цветных металлов в авиастроении, автомобилестроении, химическом машиностроении и во многих других отраслях промышленности.

Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом применяется при изготовлении изделий из высоколегированных сталей толщиной до 2 мм, а изделий из алюминия и его сплавов толщиной до 6 мм. В отдельных случаях возможна автоматическая сварка с присадкой из более толстого металла.

Аргонодуговая сварка полуавтоматом с держателем А-533 неплавящимся электродом выполняется с подачей присадочной проволоки в сварочную ванну (рис. 103). Присадочная проволока подается с установленной скоростью автоматически специальным механизмом, а полуавтомат вдоль свариваемых кромок перемещают вручную. Проволока упирается в затвердевший шов конца сварочной ванны, облегчая перемещение полуавтомата с постоянной скоростью.

(рис. 103) Держатель полуавтомата А-533 для аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом с присадкой

Автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом может выполняться как с подачей в ванну присадки, так и без нее.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом отличается высокой производительностью и может выполняться полуавтоматом и автоматом. При помощи аргонодуговой сварки изготовляют изделия из нержавеющих коррозионностойких, жаропрочных сталей и сплавов, а также изделия из легких и цветных металлов толщиной более 2 мм. Использование аргонодуговой сварки плавящимся электродом для соединений углеродистых и низколегированных конструкционных сталей в большинстве случаев экономически нецелесообразно.

При аргонодуговой сварке некоторых высоколегированных сталей плавящимся электродом (особенно при использовании порошковой проволоки с легирующими компонентами в сердечнике) в металле шва иногда образуются поры из-за водорода и азота, содержащихся в железном порошке проволоки и в чистом аргоне. Введение в аргон 5-10% кислорода или 10-20% углекислого газа предупреждает образование пор в шве и обеспечивает лучшую стабильность горения дуги. Состав проволоки в этом случае выбирают с учетом некоторого выгорания элементов, имеющих повышенное химическое сродство к кислороду.

С целью экономии аргона при сварке сталей неплавящимся электродом может применяться комбинированная защита зоны сварки аргоном и углекислым газом. При этом используют специальную горелку с двумя кольцевыми каналами для подачи защитных газов: внутренним - для подачи аргона и внешним - для углекислого газа. В результате удается в 4-6 раз уменьшить расход аргона без ущерба для качества металла шва.

Вместо аргона при газоэлектрической сварке может применяться гелий. При этом необходимы корректировка режима сварки и увеличение расхода газа на 30-40%.

Дуговая сварка в углекислом газе может быть выполнена неплавящимся угольным и плавящимся металлическим электродами. Последняя находит наибольшее применение. Сравнительная дешевизна углекислого газа, высокое качество сварных швов при правильно выбранной технологии сварки, а также ряд технологических преимуществ открывают этому способу широкие перспективы в различных отраслях машиностроения и строительства.

Дуговая сварка в углекислом газе оказывается особенно целесообразной при изготовлении изделий из тонкого металла и различных малогабаритных деталей. Этот способ также внедряют при сварке соединений из толстого металла со швами небольшой протяженности и различной формы, расположенными в разных плоскостях. Указанным способом удается механизировать сварку вертикальных соединений, обеспечить хороший провар корня стыковых соединений без прожогов на весу, без подкладных колец и т. д.

В углекислом газе не следует сваривать изделия из толстого металла со швами большой протяженности и правильной формы (особенно в массовом производстве, где может быть применена дуговая сварка под флюсом). Наиболее целесообразным в большинстве случаев оказывается метод полуавтоматической сварки в углекислом газе. Полуавтомат А-547 для сварки в углекислом газе тонкого металла показан на рис. 104, а полуавтомат А-537 для сварки толстого металла - на рис. 105.

(рис. 104) Подающий механизм и держатель полуавтомата А-547 для сварки в углекислом газе проволокой диаметром 0,5-1,2 мм

(рис. 105) Полуавтомат А-537 для сварки в углекислом газе проволокой диаметром 1,6-2,0 мм: 1 - держатель, 2 - подающий механизм, 3 - редуктор, 4 - источник тока

Автоматическую сварку в углекислом газе рекомендуется применять при массовом изготовлении малогабаритных деталей с угловыми соединениями, при выполнении кольцевых поворотных стыков без подкладок, соединений толстого металла с тонким, а также при выполнении многослойных швов на соединениях с глубокой разделкой кромок и т. д. Для сварки толстого металла проволокой диаметром 1,6-2,5 мм можно использовать любую сварочную автоматическую головку, но со специальным мундштуком (рис. 106).

(рис. 106) Мундштук автомата для сварки в углекислом газе

Автоматическая сварка в углекислом газе не может быть применена при изготовлении изделий и конструкций из металлов и сплавов, обладающих высоким химическим сродством к кислороду (алюминий, титан, магний и др.), а также меди и ее сплавов.

Азотнодуговая сварка применяется в основном при изготовлении изделий из меди и ее сплавов. Азот по отношению к меди является инертным газом и защищает ее в сварочной ванне от вредного воздействия кислорода и паров воды, находящихся в воздухе.

Азотнодуговая сварка меди выполняется неплавящимся угольным, торированным (покрытым тонким слоем тория) или лантанированным вольфрамовым электродом с подачей присадочной проволоки в ванну. Неторированные и нелантанированные электроды плавятся при сварке в азоте и загрязняют металл шва вольфрамом. Для обеспечения стабильности дуги сварку в азоте выполняют на постоянном токе при прямой полярности от источника тока с высоким напряжением холостого хода. Содержание кислорода в азоте не должно превышать 0,6%. Для раскисления металла сварочной ванны необходимо применять специальный флюс.