Механизированная и автоматическая сварка в углекислом газе

В углекислом газе и в его смесях сваривают низко- и среднеугле­родистые стали, низколегированные и некоторые легированные кон­струкционные стали.

Теплотой электрической дуги электродный и основной металл в зоне сварки локально нагревается до жидкого состояния. Капли рас­плавленного металла с торца электродной проволоки попадают в сва­рочную ванну. В ней металл капель перемешивается и растворяется с расплавленным основным металлом. Жидкий металл сварочной ван­ны подвергается металлургической обработке, т. е. раскисляется и ле­гируется. При передвижении дуги вдоль свариваемых кромок пере­мещается и сварочная ванна. В ее хвостовой части металл охлаждает­ся, кристаллизуется и в результате образуется сварное соединение.

Сварка в углекислом газе сопровождается его термической диссо­циацией по реакции:

СО₂ = СО + О (1)

Выделяющийся при этом атомарный кислород взаимодействует с железом, углеродом, марганцем и кремнием, содержащимися в стали:

Ре + О = РеО (2)

С + О = СО (3)

Мп + О = МпО (4)

31 + 20 = ЗЮ₂ (5)

Образующийся оксид железа также взаимодействует с углеродом, марганцем и кремнием, имею­щимися в стали:

РеО + С = Ре+СО; (6)

РеО + Мп = Ре+МпО; (7)

2РеО + §1 = 2Ре+8Ю₂ (8)

При этом протекают и другие окислительно-восстановительные реакции. Реакции (2) и (3) прохо­дят при высоких температурах и капле, переходящей в сварочную ванну, и в сварочной ванне вблизи дуги, а реакции (6-8) в сварочной ванне. В результате реакций (1), (2) и (6) выделяется оксид углерода, который приводит к возникновению и развитию газовых пор в металле шва. При реакциях (3) - (8) происходит выгорание , углерода, кремния и марганца, приводящее к снижению их концентрации в металле шва. Из реакций видно, что углекислый газ обладает окислительной способностью. Таким об­разом, он защищает расплавленный металл только от взаимодействия с азотом воздуха. К. В. Любавский и Н. М. Новожилов (ЦНИИТМАШ) разработали металлургические основы сварки в углекислом газе. Они предложили применять для сварки низкоуглеродистых сталей электродные про­волоки с повышенным содержанием элементов раскислителей, например кремнемарганцовистые, т. е. легированные кремнием и марганцем. При введении в сварочную ванну этих раскислителей тормозит­ся выделение оксида углерода по реакциям (3) и (6) и, следовательно, предотвращается образование газовых пор в металле шва и компенсируется часть кремния и марганца, выгоревших при реакциях (4), (5), (7), (8).

При сварке ин форсированных режимах кремний и марганец выгорают более интенсивно, поэтому содержание их в электродных проволоках, предназначенных для сварки на этих режимах, более высо­кое. Таким примером может служить электродная проволока Св-08Г2С.

Глубина противления основного металла при механизированной и автоматической дуговой свар­ке больше, чем при ручной. Так, например, если выполняется сварка электродными проволоками сплошного сечения в углекислом газе, глубина проплавления достигает 13 мм. Сварка в СОг и инерт­ных газах, а также в смесях газов (Аг+СОг, ССЬ+Ог, Аг+ССЬ+Ог) может выполняться в любом про­странственном положении. В углекислом газе и в смесях газов можно сваривать стали толщиной 0,8 -120 мм, но обычно в углекислом газе сваривают стали толщиной до 40 мм.

Сила сварочного тока рассчитывается по формуле:

1=>5, (9)

где ) — плотность тока, А/мм²; для автоматической дуговой сварки в СОг лежит в интервале 100 — 300 А/мм²;

3 - площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

В качестве оборудования для сварки в СОг применяют сварочные автоматы. Автоматы выполняют следующие функции: возбуждение дуги и автоматическое регулирование процесса сварки; механизи­рованная подача электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее плавления; механизиро­ванное передвижение токоподводящего мундштука и, следовательно, дуги относительно свариваемых кромок; подача газа в зону дуги.