2. Особенности применяемых способов сварки

Сварку в среде защитных газов можно выполнять неплавящимся или плавящимся электродом. В качестве защитных используют инертные и активные газы, а также их смеси.

Применение инертных газов существенно повышает стабильность дуги. Значительное различие теплофизических свойств защитных газов и применение их смесей значительно расширяют технологические возможности дуги. При сварке в инертных газах наблюдается минимальный угар легирующих элементов, что важно при сварке высоколегированных сталей. При сварке в защитных газах, возможности изменения химического состава металла шва более ограничены по сравнению с другими способами сварки и возможны за счёт изменения состава сварочной (присадочной) проволоки или изменения доли участия основного металла в образовании металла шва.

Сварку можно выполнять непрерывной или импульсной дугой. Импульсная дуга позволяет уменьшить протяжённость околошовной зоны и уменьшить коробление кромок, а также сваривать металла малой толщины при хорошем формировании шва. Особенности кристаллизации металла сварочной ванны при этом способствуют дезориентации структуры, уменьшая вероятность образования горячих трещин.

1. Сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов

Неплавящимся электродом сваривают в инертных газах или их смесях. Для сварки высоколегированных сталей применяют аргон высшего сорта. Обычно сварку вольфрамовым электродом технически и экономически целесообразно использовать при толщине металла до 7 мм (при толщине до 1,5 мм применение других способов дуговой сварки практически невозможно из-за образования прожогов). Особенностью сварки неплавящимся электродом являются: возможность осуществления горячего прохода, широкий спектр свариваемых материалов и их толщин с достаточно высоким качеством сварного соединения.

Сварку ведут на прямой полярности, за исключением сталей и сплавов содержащих алюминий.

У данного вида сварки существуют свои преимущества и недостатки. Преимуществом сварки неплавящимся электродом является: возможность применения импульсных источников питания, что увеличивает возможность воздействия на форму и размеры сварочной ванны, на кристаллизацию металла, на временные и остаточные деформации, не происходит разбрызгивание металла, нет необходимости в применении специальных механизмов подачи проволоки, что уменьшает количество требуемого оборудования, существует возможность для горячего прохода без присадочной проволоки, когда существенным является скорость охлаждения металла шва. К недостаткам можно отнести: трудности зажигания дуги (нельзя зажигать дугу касанием об основной металл, требуется либо осциллятор, либо подкладная пластина из угля или графита).

2. Сварка плавящимся электродом в среде защитных газов

При сварке плавящимся электродом появляется возможность изменения характера металлургических взаимодействий за счёт значительного изменения состава защитной атмосферы, например, создание окислительных условий в дуге, путём применения смеси газов, содержащих кислород, углекислый газ и т.д.

Сварку плавящимся электродом выполняют в инертных, активных или их смесях. При сварке высоколегированных сталей, содержащих легкоокисляющиеся элементы (алюминий, титан и др.), следует использовать инертные газы, преимущественно аргон. При сварке в инертных газах возможен капельный и струйный перенос электродного металла. При струйном переносе дуга имеет наиболее высокую стабильность и значительно улучшается перенос электродного металла в сварочную ванну. Практически исключается разбрызгивание металла. Это особенно важно при сварке в вертикальном и потолочном положениях.

Отсутствие разбрызгивания и связанных с этим очагов коррозии благоприятно при сварке коррозионно-стойких сталей. Однако струйный перенос возможен на токах выше критического, при которых возможно образование прожогов при сварке тонколистового металла. Добавка в аргон 3..5% кислорода уменьшает значение критического тока. Кроме того, создание при этом окислительной атмосферы в зоне дуги уменьшает и вероятность образования водородных пор. Последнее достигается и применением смеси аргона и 15..20% углекислого газа. Это позволяет уменьшить расход дорогостоящего газа. Однако при указанных добавках газов увеличивается угар легирующих элементов, а при добавке СО₂ возможно и науглероживание металла шва. Добавкой к аргону 5..10% азота может быть повышено его содержание в металле шва. Азот, является сильным аустенизатором, позволяет изменить структуру металла шва.

При сварке в углекислом газе низкоуглеродистых высоколегированных сталей с использованием низкоуглеродистых сварочных проволок, если их исходная концентрация углерода в сварочной ванне менее 0,10%, то происходит науглероживание металла на 0,02..0,04%. Этого достаточно для резкого снижения стойкости металла шва к межкристаллитной коррозии. Одновременно окислительная атмосфера, создаваемая в дуге за счёт диссоциации углекислого газа, способствует угару до 50% титана и алюминия.

Несколько меньше выгорают марганец, кремний и др. Поэтому при сварке коррозионно-стойких сталей в углекислом газе применяют сварочные проволоки, содержащие раскисляющие и карбидообразующие элементы (алюминий, титан, ниобий).

Недостатком сварки в углекислом газе является большое разбрызгивание металла (до 10..12%) и образование на поверхности шва плотных плёнок оксидов, прочно сцепленных с металлом. Это может резко снизить коррозионную стойкость соединения.

Сварку плавящимся электродом в защитных газах выполняют на обратной полярности.

У данного вида сварки существуют свои преимущества и недостатки. К достоинствам сварки плавящимся электродом можно отнести: возможность применения импульсного тока, с целью получения высокой стабильности процесса и возможность получения мелкокапельного переноса, нет необходимости в контроле подачи проволоки, эту задачу выполняет специальное устройство, допустимо использование в окислительных средах, например в углекислом газе, возможность зажигания дуги касанием, большие возможности по автоматизации сварочного процесса. К недостаткам относится: повышенное разбрызгивание, наличие дополнительных устройств (механизм подачи проволоки).