В качестве защитных используются активные газы, т.е. такие, которые могут вступать во взаимодействие с другими элементами в процессе сварки. К таким газам относятся углекислый газ (СО2) или смеси: 70% углекислого газа и 30% аргона (или кислорода) – для сварки углеродистых сталей; 70% аргона и 30% углекислого газа – для сварки легированных сталей.
Применение газовых смесей вместо 100% углекислого газа повышает производительность и качество сварки.
Достоинством сварки в защитном газе является также то, что и на сварные изделия, выполненные этим процессом, без особой подготовки можно наносить прочные антикоррозионные покрытия (оцинкованные и др.). Сварку в защитных газах применяют и для соединения тонких металлов (0,1 – 1,5мм).
Из всех видов дуговой сварки полуавтоматическая сварка в защитных газах имеет наименьшую трудоёмкость.
Углекислый газ. При нормальном атмосферном давлении удельная плотность углекислого газа 0,00198г/см3. При температуре 31о С и давлении 7,53МПа углекислый газ сжижается. Температура сжижения газа при атмосферном давлении – 78,5о С. Хранят и транспортируют углекислый газ в стальных баллонах под давлением 6 – 7МПа. В стандартный баллон ёмкостью 40дм3 вмещается 25кг жидкой углекислоты, которая при испарении даёт 12 625дм3 газа. Жидкая углекислота занимает 60 – 80% объёма баллона, остальной объём заполнен испарившимся газом.
Жидкая углекислота способна растворять воду; поэтому выделяющийся в баллоне углекислый газ перед подачей в зону дуги должен осушаться; концентрация его должна быть не менее 99%. Если углекислый газ содержит влагу, то неизбежна пористость шва.
Для сварки пользуются специально выпускаемой сварочной углекислотой; можно пользоваться также пищевой углекислотой.
Пищевая углекислота содержит много влаги; поэтому перед сваркой газ следует подвергать сушке пропусканием через патрон, заполненный обезвоженным медным купоросом или через силикагелевый осушитель.
Сварочный углекислый газ отвечает следующим техническим требованиям: для I сорта СО2 не менее 99,5%, II сорта – 99%; водяных паров I сорта не более 0,18%, для II сорта – 0,51%.
При количестве сварочных постов более 20 целесообразно иметь централизованное питание их углекислым газом, подаваемым по трубопроводу от рампы или от газификационной установки. Сварочные посты рекомендуется оборудовать электромагнитными клапанами, позволяющими автоматически перед зажиганием дуги включать подачу газа и после гашения выключить газ. На каждом посту должен быть расходомер (ротаметр).
Особенности сварки в среде углекислого газа.
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 проволоки.
| Сварочные проволоки для сварки малоуглеродистых и легированных сталей | |
| Свариваемый металл | Марки сварочной проволоки |
| Малоуглеродистые стали | Св-08ГС, Св-08Г2С, |
| Теплоустойчивые стали 15ХМА, 20ХМА | Св-08ХГ2СМ |
| Низколегированные стали | Св-08Г2С, Св-18ХГСА, Св-18ХМА |
| Сталь15Х1М1Ф | Св-08ХГСМФ |
| Сталь1Х13 | Св-08Х14ГТ, Св-10Х17Т |
| СтальХ18Н9Т | Св-06Х19Н9Т, Св-07Х18Н9ТЮ |
| Сталь 20ХМФЛ | Св-08ХГСМФ |
Подготовка металла под сварку состоит в следующем. Чтобы в наплавленном металле не было пор, кромки сварных соединений необходимо зачищать от ржавчины, грязи, масла и влаги на ширину до 30мм по обе стороны от зазора. В зависимости от степени загрязнения зачищать кромки можно протиркой ветошью, зачисткой стальной щёткой, опескоструиванием, а также обезжириванием с последующим травлением. Следует заметить, что окалина почти не влияет на качество сварного шва, поэтому детали после газовой резки могут свариваться сразу после зачистки шлака.
Разделывают кромки под сварку так же, как и при полуавтоматической сварке под слоем флюса.