1.3.5 Роль со2

Сварку в углекислом газе выполняют только плавящимся электродом на повышенных плотностях постоянного тока обратной полярности (рисунок 1.3 в, г). Такой режим обусловлен теми же особенностями переноса электродного металла и формирования шва, которые рассмотрены для сварки плавящимся электродом в аргоне.

При применении СО₂ в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием СО₂. При высоких температурах сварочной дуги СО₂ диссоциирует на оксид углерода СО и кислород О, который, если не принять специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла и легирующих элементов. Окислительное действие О нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей марганца и кремния. Поэтому для сварки в СО₂ углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием этих элементов (Св-08ГС, Св-10Г2С и т. д.). На поверхности шва образуется тонкая шлаковая корка из оксидов раскислителей. Часто применяют смесь СО₂ + 10 % О₂. Кислород играет ту же роль, что и при добавке в аргон.

Рисунок 1.3- Виды сварки в защитных газах:1- присадочный пруток или проволока; 2- сопло; 3- токоподводящий мундштук; 4- корпус горелки; 5- неплавящийся вольфрамовый электрод; 6-рукоять горелки; 7- атмосфера защитного газа; 8- сварочная дуга; 9- ванна расплавленного металла; 10- кассета с проволокой; 11- механизм подачи; 12- плавящийся металлический электрод (сварочная проволока).

Сварка в атмосфере защитных газов в зависимости от степени механизации процессов подачи присадочной или сварочной проволоки и перемещения сварочной горелки может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

По сравнению с ручной сваркой покрытыми электродами и автоматической под флюсом сварка в защитных газах имеет следующие преимущества: высокую степень защиты расплавленного металла от воздействия воздуха; отсутствие на поверхности шва при применении аргона оксидов и шлаковых включений; возможность ведения процесса во всех пространственных положениях; возможность визуального наблюдения за процессом формирования шва и его регулирования; более высокую производительность процесса, чем при ручной дуговой сварке; относительно низкую стоимость сварки в углекислом газе.

Области применения сварки в защитных газах охватывают широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов и т. п.). Аргонодуговую сварку применяют для цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов, а также легированных и высоколегированных сталей.

В углекислом газе сваривают конструкции из углеродистой и низколегированной сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т. д.). Преимущество полуавтоматической сварки в СО₂ с точки зрения ее стоимости и производительности часто приводит к замене ею ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

1.3.6 Эргодичность процесса

Так как при сварке с короткими замыканиями нельзя предопределить для заданного момента времени конкретное значение тока i_св(t) и напряжения U_д(t), то в этом смысле ток и напряжение является случайными функциями времени. Однако вероятные характеристики этих параметров после окончания переходного процесса начального зажигания дуги не зависят от времени, следовательно, процесс сварки с короткими замыканиями является случайным стационарным процессом. При рассмотрении этого процесса мы заведомо приняли, что он является также эргодическим, т.е., что какая-либо одна реализация требуемой продолжительности может заменить множество реализаций той же продолжительности. Ранее правомерность этого предложения была подтверждена в лаборатории автора Зарубы И.И. [8]. Он проверил в достаточно большом интервале наблюдений для большего числа реализаций (по 33 сек.) значения новых параметров процесса и получил постоянные значения: I_св, U_д , - начальный фронт нарастания тока к.з., математического ожидания максимумов токов коротких замыканий- М/I_m/, математического ожидания времени коротких замыканий М/τ/, математического ожидания частоты коротких замыканий М/n/ и среднеквадратичного отклонения максимумов токов коротких замыканий Х / I_m/. Таким образом была доказана эргодичность стационарного случайного процесса сварки с короткими замыканиями и, как следствие, возможность определения стохастических значений параметров в данных режимах только по законам распределения их вероятностей не зависимо от времени / для заданного режима/. Статистическая оценка основных параметров процесса сварки с короткими замыканиями позволила более глубоко посчитать его сущность и правильно определить оптимальные условия его практической реализации.