Что такое углекислотная сварка полуавтоматом?

Углекислотная сварка – сравнительно новый, но достаточно популярный, вид обработки металла в среде углекислого газа (СО2). Используется при любых видах монтажных или ремонтных работ.

Специфика технологии

Сварка в атмосфере углекислого газа — разновидность электродуговой. Постоянный разряд электродуги выделяет большое количество тепловой энергии, которая разогревает и расплавляет металл заготовки. Ток идет через заготовку, воздушный промежуток и неплавкий вольфрамовый электрод.

Сварочный материал в виде проволоки подается в рабочую зону отдельно, она не служит проводником. Подача осуществляется с постоянной скоростью подающим механизмом, встроенным в полуавтоматический сварочный аппарат.

Для того, чтобы защитить сварочную ванну от воздействия кислорода и водорода воздуха, а также водяных паров, в рабочую зону подается защитная атмосфера, состоящая из углекислого газа. Его облако вытесняет воздух и предотвращает нежелательные химические реакции

Режим и техника сварки

На что необходимо обратить внимание, проводя полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа.

  1. Сварка металлов проводится на постоянном токе при обратной полярности. Это когда минус подключается к заготовке, а плюс к электроду. В данном случае с полуавтоматами к присадочной проволоке.
  2. Силу тока регулируют в зависимости от толщины свариваемых металлов, от скорости подачи присадочной проволоки в зону сваривания и от напряжения электрической дуги.
  3. Напряжение дуги является очень важной составляющей сварочного процесса. От его значения зависят размеры сварного шва. К примеру, если напряжение большое, то ширина шва в процессе сварки также становится большой.
  4. Вылет проволоки тоже играет немаловажную роль. Если вылет небольшой, то сварщик плохо видит и сам процесс соединения, и зону сварки. При большом вылете проволоки сварочная дуга дестабилизируется.

Поэтому качество сварки зависит от вылета проволоки из горелки, а также от скорости перемещения последней. Если скорость будет большая, то сварка произойдет прерывистыми участками. Если малая, то расплавленный металл заполнит не только зазор между заготовками, но и вытечет за его пределы, что приведет к последующей доработке стыка. К тому же при небольшой скорости появляется вероятность получения прожогов.

Что касается техники при сварке полуавтоматом, то она достаточно проста и не требует каких-то особых манипуляций с горелкой. В первую очередь перед началом сварочных работ необходимо убедиться, что углекислый газ подается из баллона на горелку. Для этого нужно всего лишь открыть вентиль на редукторе баллона и подставить ладонь под горелку. Небольшой ветерок говорит о том, что система подачи работает нормально.

Кстати, давление углекислоты в баллоне должно составлять 60-70 кгс/см², что контролируется манометром на редукторе, а вот давление самого газа в горелке показывает второй манометр на редукторе баллона. Его значение должно быть 2,0 кгс/см². Этот показатель не является абсолютным, потому что сам сварочный процесс может проходить при разных условиях. К примеру, сквозняки в цеху, на открытой площадке. При таких условиях давление на горелке необходимо поднять, что увеличит расход углекислоты.

Все готово, можно приступать к сварке. Для этого проволоку необходимо выпустить из горелки немного больше, чтобы легко ею можно было бы дотронуться до свариваемого металла для возбуждения дуги. Конец проволоки устанавливается на поверхность металлической заготовки, после чего сварщик нажимает на кнопку пуск на рукоятке горелки. Происходит поджиг дуги, после чего проволока убирается до необходимого размера. Открывается вентиль на редукторе баллона с углекислым газом, производится подача углекислоты в зону сварки.

В процессе углекислотной сварки горелку можно перемещать в любом направлении. Здесь важно, чтобы для сварщика данное направление было удобным. То есть, он смог бы отслеживать и контролировать сварочную операцию. При этом горелка должна располагаться под углом 60-70° по отношению к свариваемой поверхности заготовок.

Специалисты же отмечают различия направления сварки и угла наклона проволоки. К примеру, если варить слева направо, то горелку лучше держать углом назад. Если справа налево, то углом вперед. В первом случае глубина сваривания резко увеличивается, а вот ширина сварного шва заметно уменьшается. Во втором случае, наоборот, глубина проварки уменьшается, а ширина шва увеличивается. Последний вариант лучше всего подходит к сварке тонкостенных металлических деталей.

Внимание! Завершать сварочный процесс необходимо полным заполнением кратера расплавленным металлом. Подачу проволоки после этого нужно прекращать, а вот с отключением газа лучше повременить. Здесь важно, чтобы расплавленный металл в сварочной ванне остывал постепенно. Поэтому стоит немного поддержать температурный режим до того, пока металл не застынет.

Активированная проволока

Этот сварочный материал по составу близок к порошковой проволоке, но в него добавлены специальные присадки, оптимизирующие параметры в области сварочной ванны и препятствующие разрушению металла во время сварки и после нее. Конструктивно активированная проволока устроена иначе, чем порошковая. Процентное содержание добавок существенно меньше и не превышает 6-8 % от общей погонной массы. Присадки при этом не засыпаются в полости, а встраиваются в тело проволоки в виде тонких каналов, и материал объединяет в себе достоинства проволоки сплошного сечения и порошковой проволоки. По причине малой доли присадок сварку такой проволокой возможно вести только в атмосфере инертного газа.

Присадками являются легко ионизируемые соединения легких металлов и шлакообразующие составляющие, улучшающие ситуацию со стабильностью рабочих параметров сварочной ванны. Они повышаю стабильность электрической дуги.

Можно сформулировать следующие достоинства активированной проволоки:

  • Широкий спектр совместимого оборудования. Проволока, в отличие от порошковой, допускает перегибы и не требует специализированных подающих устройств.
  • Высокое качество шва за счет понижения поверхностного натяжения соединяемых заготовок и низкого насыщения водородом.
  • Снижение потребляемого тока за счет защиты области сварки от чрезмерной теплопотери.

Сварочная проволока

Главным минусом активированной проволоки считается необходимость применения газа. Это увеличивает трудоемкость и себестоимость операции.

Особенности

В среде углекислого газа полуавтоматическая сварка может проводиться даже новичком. При соединении используется обратная полярность при постоянном токе питания электрической дуги. Если же будет использоваться прямая полярность, то такое явление может привести к потере дуги, ухудшится качество сварочного шва.

При нормальной работе избегают появления брызг расплавленного металла. Однако при необходимости заполнения шва большим количеством металла, может применяться прямая полярность. Номинальное напряжение сварочной дуги прямо пропорционально диаметру присадочной проволоки, а также толщины стенок металлических деталей. Для больших толщин используют высокие токи. Скорость подачи проволоки устанавливают в зависимости от электрической дуги.

Защитная среда представлена углекислым газом, вещество не имеет цвета, а также запаха и вкуса. Если при работе не достигается критическая концентрация, то он не вредит рабочему. Не взрывается при открытом огне. При нормальной температуре окружающей среды имеет плотность 1,983 кг/ м3.

Приобрести продукт можно в емкостях объемом 10, 20 и 40 л, в них он находится в сжиженном состоянии под высоким давлением. Перед началом сварки баллон с веществом устанавливают вертикально, в результате скопившаяся влага стекает на дно. Газовым редуктором регулируют подачу в зону соединения.

Параметры режимов сварки

Используемые сварочные режимы в настоящее время зависят от большого числа факторов, а именно:

  • используемое оборудование;
  • виды изделий, подлежащих соединению с помощью сварки;
  • место, в котором осуществляется весь сварочный процесс.

Если речь идет о сварочном процессе в отношении ответственных конструкций, например, о сварке труб, то необходимо применять импульсно-дуговой сварочный метод с проволокой, имеющей сплошное сечение, подаваемой в углекислом газе, при котором осуществляется мелкокапельный перенос управляемого типа в отношении наплавляемого металла. Такой метод может быть достигнут за счет использования специального электронного модуля микропроцессорного типа, который установлен в инверторном источнике тока. Настройку такого оборудования можно провести только путем привлечения специалиста. В остальных случаях все режимы можно подобрать на основании тех параметров, которые имеет металл. Отследить наиболее часто используемые параметры можно  на основании данных в таблице.

Параметры сваркиПараметры сварки

Сферы применения

Углекислота обходится дешевле гелия, аргона или иных инертных газов. Однако она уступает им в защитных качествах. Сварка в среде углекислого газа применяется для рутинных операций по соединению деталей из конструкционных сталей.

При работе с ответственными объектами, специальными металлами и узлами, испытывающими высокие нагрузки, используют только гелий или аргон. При массовом создании типовых конструкций углекислотная технология существенно снижает себестоимость.

Особенности процесса сваривания

Сварка в углекислом газе полуавтоматом – это практически тот же процесс, что и сварка под флюсом. Все дело в том, что не все металлы могут свариваться без защитного слоя. Но сваривание углекислотой – это в первую очередь дешево, потому другие виды сварки полуавтоматами также имеют высокое качество конечного результата.

В чем суть применения углекислого газа. Он защищает зону сварки от окружающего воздуха, в котором присутствует влажность и кислород. Но под действием высоких температур углекислота распадается на тот же кислород и угарный газ. Так вот этот кислород начинает взаимодействовать с металлом, окисляя его. Что, конечно, не очень хорошо. Вот почему так важно нейтрализовать окисляющий химический элемент.

Это можно сделать одним единственным способом – подавать в зону сварки металл, в состав которого входят раскислители. А это кремний или марганец. Так как эти два металла более активны, чем железо, то они первыми и вступают в реакцию с кислородом. Поэтому для сварки в углекислоте используется стальная проволока, в состав которой входят два эти элемента. Это очень важный момент. При этом считается, что оптимальное соотношение марганца к кремнию в составе присадочной проволоки должно быть 1,5-2,0. То есть, марганца должно быть почти в два раза больше.

Самое главное, что при взаимодействии кислорода с марганцем и кремнием образуются оксиды этих металлов. Они не растворяются в жидком расплавленном металле, образованном в сварочной ванне. Но хорошо взаимодействуют друг с другом, превращаясь в шлак, который легко выводится из зоны сваривания. Вот несколько особенностей сварки в углекислом газе.

Работа полуавтоматом в углекислой среде

Использование сварочного полуавтомата с углекислотой должно осуществляться в соответствии с определенными требованиями и правилами. Его выбор производиться в зависимости от показателей толщины обрабатываемых металлических заготовок в индивидуальном порядке для каждого образца оборудования.

С главными показателями режимов, которые могут применяться при углекислотной сварке, можно ознакомиться в таблице на рисунке ниже.

Фото: таблица режима в среде углекислого газа

Исходя из параметров, которые указаны в таблице, можно сделать следующие важные выводы:

  • Показатель глубины провара во время проведения электродуговой сварки в среде углекислого газа сильно возрастает во время увеличения силы рабочего сварочного тока;
  • Показатель мощности дуги в области сварки напрямую может зависеть от ее длины;
  • Выбор наиболее подходящего темпа подачи проволоки определяется стабильностью дуги при наличии фиксированного напряжения питания;
  • Правильный выбор размера рабочей части электрода оказывает влияние на качество дуги. Если этот показатель будет увеличиваться, то свойства дуги и сварного шва будут сильно ухудшаться.

Если будет наблюдаться сильно короткий стержень, то процесс наблюдения под защитной маской будет достаточно затруднен. Все это может привести к частому выгоранию контактного наконечника.

Преимущества и недостатки при сварке в среде CO2

В промышленном производстве и частной мастерской часто требуется соединить заготовки сваркой полуавтоматом в среде углекислого газа. Данный метод распространен в результате некоторых достоинств:

  • обработка тонких заготовок;
  • сварка сплавов с различными техническими характеристиками, при этом возможно применять разные режимы варки;
  • стабильность электрической дуги, в отличие от аналогов;
  • надежная защита места соединения от окислительных процессов при воздействии окружающей среды;
  • получение качественного и ровного шва;
  • применяемая технология является безопасной, полуавтоматическая сварка в газовой среде не вредит исполнителю работ;
  • возможность восполнения пустых баллонов с газом.

Недостатки:

  • низкие характеристики углекислоты в отличие от смесей других элементов;
  • трудности при очистке сварочного аппарата после окончания работ;
  • рост цены на комплектующие.

Дефекты швов, причины их возникновения

Классификация возможных дефектов приведена в ГОСТ 30242-97, они подразделены на такие группы:

  1. Растрескивание поверхности шва.
  2. Кратеры, полости, свищи и раковины от усадки металла.
  3. Вкрапления твердых частиц.
  4. Не проварка или не сплавление участков шва.
  5. Нарушена форма сварного шва.
  6. Другие дефекты.

Причинами появления таких негативных факторов может быть нарушение приемов при подготовке, сборке, термообработке соединений, а также низкая квалификация исполнителя или небрежности в работе.

Возможные дефекты, возникающие на сварном соединении металлов.

Комплектность оборудования

Сварочный пост комплектуется нижеследующим оборудованием и принадлежностями.

  • Источник постоянного тока. Это может быть сварочный трансформатор или инвертор. Второй источник поддерживает стабильную дугу.
  • Газовый баллон вместимостью 40 литров, куда может поместиться углекислый газ весом 25 кг. Его спокойно хватит на непрерывную работу в течение 15 часов.
  • Подающий механизм. Сегодня производители предлагают огромнейший ассортимент этого устройства, так что выбрать есть из чего. К примеру, очень популярная модель А-547-У. Механизм подачи располагается в небольшом металлическом чемоданчике, который легко переносится. Некоторые модели снабжаются ремнем для переноски на плече. В чемоданчик помещается и катушка с проволокой. Сюда же установлен газовый клапан, как вторичный защитный элемент. Первый, понятно, редуктор на баллоне.
  • Промежуточным элементом от баллона до горелки – осушитель (подогреватель электрический) газа.
  • Горелка с комплектом шлангов и кабелей.

Итак, сварка металлических заготовок в среде защитного углекислого газа – эффективный способ сваривания. Он зависит от выбранного режима работы и техники проведения процесса. А в качестве конечного результата получается хорошо сформированный шов с отличным проваром по всей глубине зазора, плюс великолепные технические свойства наплавленного металла.

Расход углекислого газа

Этот параметр зависит от следующих факторов:

  • условия работы (температура и влажность воздуха, наличие ветра);
  • характеристики свариваемых металлов, расходных материалов;
  • опыт сварщика.

Расход газа составляет 3-10 л в минуту. При расчете предполагаемого значения учитывают толщину деталей, диаметр присадочного прутка. К полученному числу добавляют запас 10%. На него приходится расход газа на подготовительных этапах. 25 кг сжиженной углекислоты превращается в 500 л газа. При среднем расходе этого объема хватает на 8 часов работы.

Оборудование и материалы

Для соединения могут применяться следующие виды аппаратов:

  1. Выпрямители для газовой и газозащитной сварки. Агрегат преобразует ток переменного типа в постоянный. Используется для различных видов работ, с вольфрамовым и графитным электродом.
  2. Инверторы — источники электрической дуги. Преобразуют энергию сети, способны создавать устойчивую дугу.

Сварочная проволока

В качестве расходного материала необходимо применять проволоку с наличием в составе марганцевых и кремниевых составляющих. Продукт подбирают в зависимости от типа аппарата и параметров заготовок. Подаваемый под давлением углекислый газ взаимодействует с легирующими составляющими.

Проволока для сваркиСварочная проволока

Углекислый газ

Углекислота для сварки не вредит оператору, не имеет цвета и запаха. Емкости для вещества окрашивают в черный цвет для отличия от других смесей. Внутреннее давление в баллонах достигает значений до 60 кгс/ см2.

При работе углекислотной сваркой получают кислород и угарный газ. Сварочный шов до момента кристаллизации находится пол защитой. Для удаления избыточной влажности применяют осушители, изготовленные из силикагелей, алюминия и купороса меди.

Расход углекислоты при сварке полуавтоматом выставляют на аппарате. Редуктор понижает подачу до 0,5 атмосферы, при этом достигают защиты металла от окисления.

Повышение производительности сварки в углекислом газе

Приём увеличения силы сварочного тока

Сварка в CO2 часто производится на форсированных режимах при повышенной величине сварочного тока. Для проволоки диаметром 1,2мм сила тока составляет 350-380А, а для проволоки диаметром 1,4мм — 400-450А. Но простое увеличение силы тока допустимо только при сварке швов в нижнем положении.

При сварке вертикальных и потолочных швов силу тока можно увеличивать лишь в том случае, если повысить скорость кристаллизации сварочной ванны. Скорость кристаллизации можно повысить, если сообщить колебательные движения сварочной проволоке вдоль шва и поперёк него, а также периодическим отключением подачи проволоки. При отключении подачи проволоки дуга угасает, а к моменту следующего зажигания дуги металл успевает частично кристаллизоваться.

Сварка с увеличением вылета сварочной проволоки

Этот способ увеличения производительности особенно эффективен, если используется тонкая проволока. Повышение производительности достигается за счёт того, что проволока подаётся в зону сварки уже нагретой до высокой температуры, поэтому скорость её плавлении возрастает и увеличивается объём расплавленного металла.

Чтобы избежать самопроизвольного движения конца сварочной проволоки при её большом вылете, применяют специальные наконечники из фарфоровых или керамических трубок. При увеличении длины вылета на 40-50мм, производительность сварки и объём наплавленного металла возрастает на 30-40%. Но глубина проплавления основного металла немного снижается.

Импульсно-дуговая сварка в CO2

В различных металлоконструкциях объём сварки угловых швов достигает 80%. Примерно половина из них свариваются в вертикальном, или наклонном положении (под углом более 15 ° от нижнего положения). Сварка таких швов выполняется, в большинстве случаев, «на подъём», чтобы обеспечить хороший провар корня шва. Сварка в таких положения приводит к усилению шва. Величина усиления при сварке вертикальных швов может достигать 25% от общего сечения шва.

Но усиление шва не увеличивает его прочность и не повышает работоспособность конструкции, поэтому его следует делать, по-возможности, минимальным. Применение импульсно-дуговой сварки в углекислом газе позволяет уменьшить усиление шва, или убрать его совсем.

Особенности горения дуги и переноса электродного металла позволяют выполнять полуавтоматическую и автоматическую сварку вертикальных и наклонных угловых швов и тавровых соединений при толщине металла до 12мм в направлении сверху вниз на спуск. При этом достигается равномерный провар по всей длине соединения. Используя этот приём можно получить нормальную или слегка вогнутую форму сварного шва. Сечение шва уменьшается на 25-30%. Соответственно, уменьшается расход электроэнергии и, примерно, в 3 раза увеличивается скорости сварки.

Дополнительные материалы по теме:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки