Напівавтоматичне зварювання в середовищі вуглекислого газу (захисного)
Теорія та хімічні закономірності
Технологію зварювання у вуглекислому газі було створено СРСР ще у середині ХХ століття. Згодом вона набула широкого поширення в промисловості, у будівництві, а також у побуті, завдяки низькій собівартості вуглекислого газу, універсальності та високій продуктивності.
Принцип дії цього методу такий: до зварювальної зони надходить вуглекислий газ, розпадаючись під впливом високих температур на складові - кисень (О2) і чадний газ (СО).
Формула процесу виглядає так: 2СО2 = 2СО + О2.
Таким чином, у зварювальній зоні присутні відразу три гази: вуглекислий, чадний та кисень. Дана комбінація захищає метал від небажаного впливу з боку повітря, що знаходиться в атмосфері, але і вступає в активну взаємодію з вуглецем і залізом, що містяться в сталі.
З метою нейтралізації вуглекислого газу застосовується спеціальний зварювальний дріт, що містить марганець і кремній. Вони активніші за залізо, і вступають у реакцію окислення першими, не допускаючи окислення вуглецю та заліза.
Марганець і кремній вносяться у співвідношенні 1.5 до 2, утворюючи в процесі зварювання легкоплавке з'єднання та виводячись у вигляді шлаку на поверхню.
Особливості напівавтоматичного зварювання в середовищі вуглекислого газу
У вуглекислому середовищі зварювання металевих деталей проводиться постійним струмом, що має зворотну полярність. Чому так? Тому що якщо виконувати зварювання постійним струмом із прямою полярністю, то погіршується стабільність електричної дуги, і внаслідок цього деформується шов, а метал електродів витрачається на розбризкування та чад.
А от якщо виконується наплавлення, тодівикористання струму з прямою полярністю має пріоритетне значення, тому що він має значно більший коефіцієнт наплавлення (в 1.6-1.8 разів), ніж струм із зворотною полярністю.
Допускається зварювання з використанням змінного струму. При цьому бажано використовувати осцилятор. Постійний струм генерується за допомогою перетворювачів струму із жорсткою характеристикою.
Підготовка металу до зварювання серед вуглекислого газу
Листи з вуглецевої або низьколегованої сталі добре зварюються у вуглекисло-газовому середовищі. При товщині листів від 0.6 до 1.0 мм рекомендується проводити відбирання кромок. Якщо відбортовка не виконується, тоді зазор між кромками, що підлягають зварюванню, не повинен бути більше 0.3-0.5 мм.
При товщині листів від 1 до 8 мм кромки можна не обробляти. Максимальний зазор, який можна при цьому допускати, - не більше 1.0 мм. Для листів товщиною від 8 до 12 мм прийнято робити V-подібне оброблення, а при товщині більше 12 мм - Х-подібне оброблення.
До початку зварювального процесу необхідно зачистити на кромці фарбу, окалину, олію, бруд або інші забруднення. Це можна зробити вручну, або з використанням піскоструминної обробки.
Про зварювальний дріт
Режими напівавтоматичного зварювання серед захисних газів
На вибір режиму безпосередньо впливає товщина металу, що зварюється. Чим вона більша, тим нижче виходить швидкість зварювального процесу, і тим більше потрібна сила струму. Зварювальна дуга повинна бути якомога коротшою (від 1.5 до 4 мм), інакше вона стає нестійкою, підвищується розбризкування металу, підвищується ймовірність насичення азотом та окислення рідкої ванни.
Швидкість подачі дроту залежить від напруги та сили зварювального струму. на величину їїВиліт впливає і діаметр - при значенні 0.5-1.2 мм виліт дорівнює 8-15 мм, а при 1.2-3 мм виліт збільшується до 15-35 мм.
Що стосується відстані від мундштука пальника до металу, воно дорівнює 7-15 мм при силі струму до 150А, а при значеннях до 500А - 15-25 мм.
Техніка напівавтоматичного зварювання у вуглекислому середовищі
Щоб запобігти під час зварювання ризику виникнення гарячих тріщин, кореневий шов найкраще зварювати при невеликій величині струму.
Можна виконувати зварювання напівавтоматом праворуч наліво («кутом вперед»), або зліва направо («кутом назад»). У першому випадку виходить широкий зварний шов та зменшена глибина проплавлення. Така техніка добре підходить для тонкостінних виробів, а також для зварювання сталей, при яких можуть утворюватися загартовані структури.
При зварювальній техніці «кутом назад» зростає глибина проплавлення, а ширина шва зменшується. Кут, під яким потрібно тримати пальник до деталі, що зварюється — 15°.
Рекомендується завершувати зварний шов заповненням кратера металом, після чого зупинити подачу дроту та завершити подачу струму. А ось поспішати завершувати подачу вуглекислого газу не варто доти, доки розплавлений метал не затвердіє остаточно.
Прийоми для збільшення продуктивності
Для підвищення продуктивності напівавтоматичного зварювання збільшувати величину зварювального струму допускається лише при створенні швів у нижньому положенні. Використовувати цей прийом для стельових та вертикальних швів можна лише при збільшенні швидкості кристалізації зварювальної ванни (наприклад, періодично відключаючи подачу дроту або коливальними рухами вздовж та впоперек шва).
Щеодин спосіб збільшення продуктивності напівавтоматичного зварювання, що виробляється у середовищі вуглекислого газу, - підвищення вильоту зварювального дроту.
Найкраще ця техніка працює при використанні тонкого дроту. У такому разі вона подається у зварювальну зону вже розігрітої до високих температур, а значить збільшується її швидкість плавлення та об'єм розплавленого металу.
Позбутися самовільних рухів кінця дроту при великому вильоті можна за допомогою спеціальних фарфорових або керамічних наконечників.
Підвищення довжини вильоту дроту на 40-50 мм може підняти продуктивність до 30-40%, проте знижується глибина проплавлення металу.
Особливості імпульсно-дугового зварювання серед вуглекислого газу
При створенні різних металоконструкцій обсяг робіт із кутовими швами може досягати 80%. Не менше половини з них зварюються при похилому або вертикальному положенні. Подібні шви робляться на підйом, щоб забезпечувався ретельний провар кореня шва. Завдяки цьому досягається посилення шва (до 25% загального перерізу шва).
Однак таке посилення не підвищує міцність шва та не збільшує працездатність конструкції, тому рекомендується робити його мінімальним.
Імпульсно-дугове зварювання у вуглекислому середовищі дозволяє знизити посилення шва або позбутися його зовсім.
Завдяки особливостям горіння дуги та перенесення електродного металу можна виконувати автоматичне та напівавтоматичне зварювання похилих та вертикальних кутових швів, а також таврових з'єднань з товщиною металу до 12 мм «зверху-вниз» на спуск. Це дозволяє забезпечувати рівномірний провар по всій довжині з'єднання. Такий прийом дає можливість забезпечити злегка увігнуту абонормальну форму шва і зменшити його перетин на 25-30%. При цьому значно знижується витрата електроенергії і до трьох разів збільшується швидкість зварювання.