1.4. Зварювання в захистних газах.

Суть способу зварювання в захисних газах полягає в тому, що для захисту розплавленого металу від шкідливої дії кисню і азоту повітря у зону дуги, яка горить між зварюваним виробом і плавким або неплавким електродом, крізь сопло пальника безперервно подається струмінь захисного газу, що відтискає повітря від місця зварювання. В деяких випадках зварювання відбувається в герметичних камерах, заповнених захисним (інертним) газом.

Як захисні гази використовують одноатомні, або інертні, гази (аргон і гелій), які не взаємодіють з розплавленим металом, і активні гази (вуглекислий газ, водень, азот, пари води, а також їхні суміші − аргон з киснем, аргон з азотом або вуглекислим газом, вуглекислий газ із киснем тощо), які частково взаємодіють з розплавленим металом.

Інертні гази використовують для зварювання хімічно активних металів, а також тоді, коли потрібно дістати зварні шви, однорідні зі складом основного і присадного металів.

Активні гази використовують, коли задані властивості металу можна забезпечити металургійною обробкою, наприклад відновленням, окисленням.

 Аргонодугове зварювання

Для цього виду зварювання використовують аргон, який добувають з повітря, де його за об'ємом міститься близько 1 %. Транспортують і зберігають аргон у балонах місткістю 40 л під тиском 15 МПа.

Аргонодугове зварювання здійснюють неплавким (переважно вольфрамовим) і плавким електродами. Неплавкі електроди призначені лише для збудження і підтримання горіння дуги; для заповнення місця розкриття між кромками зварюваних виробів у зону зварювання подається присадний метал у вигляді прутків або дроту. За хімічним складом вони близькі до основного металу.

Зварювання неплавким електродом здійснюють на постійному і змінному струмі ручним, напівавтоматичним і автоматичним способами. Постійним струмом на прямій полярності зварюють корозієстійкі і жароміцні сталі, мідь та її сплави, нікель і його сплави, титан, цирконій, молібден та деякі інші метали завтовшки 0,1...6,0 мм.

Як джерела постійного струму використовують зварювальні генератори або зварювальні випрямлячі з пологоспадною зовнішньою характеристикою.

Змінним струмом зварюють алюміній, магній і їхні сплави. При цьому в ті напівперіоди, коли катодом є виріб, його поверхня бомбардується важкими позитивними іонами аргону і відбувається так зване катодне розпилення тугоплавких оксидних плівок алюмінію або магнію. Тому відпадає потреба в застосуванні флюсів для їх видалення.

Зварювання плавким електродом здійснюють тільки автоматичним і напівавтоматичним способами. Його застосовують для зварювання алюмінію, магнію і їхніх сплавів, а також корозієстійких сталей. Зварювання виконують на постійному струмі при зворотній полярності, який одержують від джерел з жорсткою або зростальною зовнішньою характеристикою.

При напівавтоматичному зварюванні використовують спеціальні шлангові напівавтомати, в яких подача зварювального дроту в зону зварювання здійснюється не крізь шланг, а крізь тримач. Для цього в самому тримачі є протягувальні ролики, які дають змогу застосовувати м'який невеликого діаметра дріт, починаючи від 0,8 мм.

Аргонодугове зварювання в ряді випадків застосовують в суміші з активними газами. Це покращує стабільність горіння дуги, збільшує глибину проплавлення, поліпшує формування швів, зменшує розбризкування, покращує перенесення металу в дузі, підвищує продуктивність зварювання. Так, добавка 1...5 % кисню до аргону, який застосовують для зварювання маловуглецевої і легованої сталі, сприяє перетворенню крапельного перенесення металу в дузі в струменеве. Це дає змогу одержати більш щільні шви і збільшити продуктивність зварювання. Метод зварювання плавким електродом забезпечує високі швидкості зварювання (200...300 м/год).

Основним недоліком зварювання в інертних газах є їхня дефіцитність і висока вартість.

До переваг цього способу належать:

1) висока продуктивність;

2) висока якість зварних швів;

3) можливість зварювати алюміній, магній та їхні сплави без флюсів, які також є дорогими, дефіцитними і потребують клопіткого очищення виробів після зварювання;

4)можливість візуально спостерігати процес зварювання і виконувати зварні з'єднання в будь-яких просторових положеннях.

 Зварювання у вуглекислому газі.

Суть дугового зварювання в середовищі вуглекислого газу заключається в тому, що електрична дуга горить в середовищі активного газу який володіє окислювальними властивостями. Вуглекислий газ витісняє з зони дуги повітря, хоча сам здійснює на метал окислювальний вплив за рахунок утворення атомарного кисню. Метал шва надійно захищається від азоту і кисню повітря, но атомарний кисень, що виділяється при розпаді вуглекислого газу, окислює метал. Для нейтралізації окислювальної дії вуглекислого газу при зварюванні вуглецевих і низьколегованих сталей використовують зварювальний дріт з підвищеним вмістом мангану і силіцію (Св-08ГСА, Св-08Г2СА).

Зварювання у вуглекислому газі здійснюють плавким електродом переважно напівавтоматичним способом. Живлять зварювальну дугу від джерела постійного струму із жорсткою або зростальною зовнішньою характеристикою при зворотній полярності.  

Зварювання у вуглекислому газі характеризується високою продуктивністю і низькою вартістю, внаслідок чого цей спосіб дедалі більше поширюється для зварювання маловуглецевих, низьколегованих і деяких високолегованих сталей. Вуглекислий газ для потреб зварювання добувають з відхідних газів хімічних виробництв. Поставляють його у зрідженому стані в сталевих балонах місткістю 40 л, в яких під тиском 7,5 МПа міститься 25 л рідкої вуглекислоти. При випаровуванні її утворюється 12750 л вуглекислого газу.