102. Сварка в среде со2 . Металлургические процессы при сварке. Параметры режима сварки. Техника сварки.

В производстве сварных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей широкое применение находит полуавтоматическая, меньше – автоматическая сварка в углекислом газе. Сущность сварки в среде CO2 состоит в том, что дуга горит в среде защитного газа, оттесняющего воздух от зоны сварки и защищающего расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Полуавтоматическую сварку в углекислом газе применяют в единичном, мелкосерийном и реже – в серийном производстве для выполнения непротяженных швов изделий небольшой толщины.

Преимущества этого способа сварки: повышение производительности по сравнению с ручной сваркой в 1,2-1,5 раза; возможность сварки в любом пространственном положении и стыковых швов «на весу»; высокая маневренность и мобильность; возможность визуального контроля за направлением дуги по стыку. Недостатки: разбрызгивание металла на токах 200-400 А и необходимость удаления брызг; затруднено использование на открытом воздухе; внешний вид шва хуже, чем при сварке под флюсом.

Состав вдуваемого в зону сварки углекислого газа изменяется в результате его диссоциации, взаимодействия с металлом, смешивания с газами и парами, выделяющимися из переплавляемого дугой металла, и смешивания с парами и газами, образующимися в результате нагрева веществ, загрязняющих поверхность электродной проволоки и основного металла. Изменение состава защитного газа в зоне сварки за счет термической диссоциации углекислого газа: CO2CO+0,5O2

Окисление металла и легирующих компонентов сплава может протекать двумя путями: непосредственно углекислым газом или кислородом, образующимся в результате термической диссоциации углекислого газа Me + CO2=CO + MeO, Me + 0,5O2=MeO. Но в то же время большая концентрация CO будет тормозить этот процесс и кроме того задерживать окисление углерода стали. Диссоциация паров воды, поступившей из-за повышенной влажности CO2, тоже будет тормозиться вследствие высокой концентрации кислорода, полученного при диссоциации CO2: 2H2O  2H2 + O2. На участках, удаленных от оси столба дуги, будет происходить рекомбинация молекул CO2 с большим выделением тепловой энергии, которая раньше расходовалась на диссоциацию газа: 2CO + O2  2CO2.

В целом, приведенный выше анализ процессов, протекающих в газовой фазе реакционной зоны, дает основание утверждать, что углекислый газ является сильным окислителем и при сварке в СО2 формируется окислительная атмосфера, которая взаимодействует с металлом и легирующими элементами, окисляя их.

К основным параметрам сварки относятся полярность тока (обычно обратная), диаметр электродной проволоки, сила тока, напряжение дуги, скорость сварки. Переменный и постоянный прямой полярности токи не применяются из-за недостаточной устойчивости процесса и неудовлетворительного качества и формы шва.

Параметром, оказывающим большое влияние на процесс сварки, является сварочный ток. Повышение силы тока вызывает увеличение глубины проплавления, при этом количество наплавленного металла возрастает медленнее, чем проплавление и доля электродного металла в металле шва существенно уменьшается. Последнее значительно увеличивает возможность появления горячих трещин в металле швов, выполненных на сталях с повышенным содержанием углерода. Ширина шва с повышением силы тока сначала увеличивается, а затем несколько уменьшается. Оптимальные режимы сварки соответствуют максимальной ширине шва.

Силу сварочного тока устанавливают в зависимости от диаметра проволоки и требуемой глубины проплавления. Регулировку силы тока осуществляют путем изменения скорости подачи проволоки и напряжения на дуге. С увеличением напряжения увеличивается общая длина дуги и ширина шва, уменьшается высота валика усиления.

Расход защитного газа зависит от скорости и условий сварки, а также от типа сварного соединения.

Существенное влияние на скорость плавления при малых диаметрах электродной проволоки и большой плотности тока оказывает вылет электрода. С увеличением вылета электрода скорость плавления возрастает, так как количество тепла, выделяющееся в вылете электрода под действием сварочного тока, пропорционально сопротивлению вылета электрода.

Стыковые соединения металла толщиной 0,8-1,2 мм можно сварить полуавтоматом на медных или стальных подкладках, а также на весу. При сварке на подкладке необходимо обеспечить плотное прилегание листов к подкладке. Сварку изделий малых толщин рекомендуется выполнять в вертикальном положении сверху вниз. Металл толщиной более 3 мм обычно сваривают с двух сторон. Длина вылета электрода устанавливается примерно равной 10 диаметрам электрода. При сварке металла большой толщины лучше заполнять разделку более узкими валиками на большей скорости, чем наоборот.