§ 79. Сварка в углекислом газе [1981 Фоминых В.П., Яковлев А.П.

Советскими исследователями К. В. Любавским и Н. М. Новожиловым в начале 50-х годов был разработан способ сварки в защитной среде углекислого газа, который в настоящее время нашел широкое применение во всех странах мира.

Сущность процесса сварки в углекислом газе заключается в следующем. Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. Причем при высокой температуре сварочной дуги углекислый газ частично диссоциируется на окись углерода и кислород 2СO₂ ↔ 2СO + O₂.

В результате в зоне дуги образуется смесь из трех различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода.

Вследствие того, что температура дуги не везде одинакова, неодинаков и состав газовой смеси в зоне дуги. В центральной части, где температура дуги высокая, углекислый газ диссоциирует почти полностью. В области, прилегающей к сварочной ванне, количество углекислого газа преобладает над суммарным количеством кислорода и окиси углерода. Все три компонента газовой смеси защищают металл от

воздействия воздуха, в то же время окисляют его как при

переходе капель электродной проволоки в сварочную ванну, так и на поверхности.

Порядок и интенсивность окисления элементов зависят от их химического сродства к кислороду. Вначале окисляется кремний, имеющий большее сродство к кислороду, чем другие элементы. Окисление марганца также происходит значительно интенсивнее, чем окисление железа и углерода. Следовательно, нейтрализовать окислительный потенциал углекислого газа можно введением в присадочную проволоку избыточного кремния и марганца. В этом случае погашаются реакции окисления железа и образования окиси углерода, но сохраняются защитные функции углекислого газа в отношении атмосферы воздуха.

Качество наплавленного металла зависит от процентного содержания кремния и марганца в сварочной проволоке (при условии наличия необходимого количества углекислого газа). Хорошее качество наплавленного металла при сварке углеродистых сталей гарантируется тогда, когда в составе проволоки соотношение Мn к Si составит Mn/Si = 1,5 ÷ 2.

Образовавшиеся окислы кремния и марганца не растворяются в жидком металле, а вступают во взаимодействие друг с другом, образуя легкоплавкое соединение, которое в виде шлака всплывает на поверхность сварочной ванны.

Техника и режимы сварки. Прихватку деталей из углеродистых сталей под сварку в углекислом газе осуществляют либо электродами типа Э42 или Э42А, либо полуавтоматической сваркой в углекислом газе. Прихватку деталей из легированных сталей выполняют электродами соответствующего назначения.

Поверхность свариваемых кромок перед прихваткой и сваркой тщательно зачищают от грязи, ржавчины, масла, окалины и шлака. При сборке выдерживают одинаковые зазоры, которые в стыковых соединениях не должны превышать 1,5 мм. Смещение свариваемых кромок относительно друг друга не должно превышать 1 мм для толщин 4-10 мм и 10% толщины для толщин более 10 мм.

Схема общего вида сварочного поста показана на рис. 99.

Сварку в углекислом газе выполняют во всех пространственных положениях; вертикальные и потолочные швы выполняют на малых токах и проволокой небольшого диаметра.

Параметрами режима сварки в углекислом газе являются род и полярность тока, диаметр электродной проволоки, величина сварочного тока, напряжение дуги, расход углекислого газа, вылет и наклон электродной проволоки по отношению к свариваемому изделию.

При сварке применяют постоянный ток обратной полярности. Величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины металла и положения шва в пространстве.

В табл. 38 показаны приемы перемещения конца электродной проволоки при сварке стыкового соединения в нижнем положении.

Материалы и оборудование. Углекислый газ имеет следующие особенности:

при повышении давления превращается в жидкость;

при охлаждении без давления переходит в твердое состояние - сухой лед;

сухой лед при повышении температуры переходит непосредственно в газ, минуя жидкое состояние.

Для сварки применяют углекислоту по ГОСТ 8050 - 76, поставляемую в баллонах в жидком состоянии. При испарении 1 кг жидкой углекислоты при 0°С и 760 мм рт. ст. образуется 506,8 л газа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг жидкой углекислоты, что составляет 12,67 м³ газа. Вредными примесями в углекислом газе являются азот и влага.

Влага удаляется из газа осушителем, который заполняется силикагелем, алюмогелем или медным купоросом, которые перед заправкой в осушитель необходимо прокалить при температуре 250 -300°С в течение 2 - 2,5 ч.

Рис. 99. Схема поста полуавтоматической сварки тонкой электродной проволокой в углекислом газе: 1 — держатель, 2 — подающий механизм, 3 — кнопка включения, 4 — защитный щиток, 5 — манометр на 0,6 МПа, б — переходной штуцер для установки манометра, 7 — редуктор кислородный с манометром высокого давления, 8 — осушитель газа, 9 — подогреватель газа, 10 — баллон с углекислым газом, 11 — сварочный выпрямитель (либо генератор), 12 — пульт управления

38. Приемы перемещения конца электродной проволоки при сварке соединения в нижнем положении

Рекомендуется также для снижения влажности углекислого газа баллон с углекислотой ставить вентилем вниз (рис. 100) и дважды через 15-20 мин после опрокидывания баллона спускать воду.

Сварочная проволока применяется в зависимости от марки свариваемой стали.

В табл. 39 приведены некоторые марки сварочных проволок, применяемые при сварке различных сталей.

Полуавтоматы. Для сварки в углекислом газе применяют следующие полуавтоматы: ПШП-10, А-547, А-537, сварочную головку ТСГ-7 для сварки труб и другое оборудование.

Полуавтомат ПШП-10 предназначен для дуговой сварки углеродистых нержавеющих и жаропрочных сталей, алюминиевых сплавов и других металлов плавящимся электродом в среде защитных газов. Полуавтомат позволяет выполнять сварку постоянным током. В его комплект входят катушка с кронштейном и шкаф с электроаппаратурой.

Полуавтомат А-547 предназначен для сварки тонкой электродной проволокой диаметром 0,8-1,0 мм.

Полуавтомат А-537 предназначен для сварки электродной проволокой диаметром 1,6 - 2 мм.

Рис. 100. Приспособление для удаления влаги из баллонов с углекислотой

39. Применение марок проволоки для сварки сталей различных

Сварочная головка типа ТСГ-7 предназначена для сварки в защитных газах, плавящимся колеблющимся электродом поворотных стыков труб из низкоуглеродистых и нержавеющих сталей без подкладных колец.