Защитные газы.

Инертные: аргон, гелий, азот (редко). Инертные газы применяются для сварки химически активных металлов, а также во всех случаях, когда необходимо получить сварные швы однородные по составу с основным и присадочным металлом. Обеспечивают защиту и не участвуют в химических процессах.

Ar: ГОСТ 101.57-79 (газообразный и жидкий).

Не: МРТУ 51-0423-64.

N₂: ГОСТ 9293-74 (газообразный и жидкий).

Активные газы: углекислый газ, водород, водяные пары и другие. ГОСТ 8050-76 – двуокись углерода газообразная и жидкая.

Смеси газов: в ряде случаев обладают лучшими технологическими свойствами, чем чистые газы:

CО₂+О₂ (2…5 %) – струйный, мелкокапельный перенос j>100 А/мм². Уменьшается разбрызгивание на 30 – 40 %, улучшается формирование шва.

He+Ar (He – 70%, Ar – 30%) – увеличивается производительность, улучшается формирование и позволяет сваривать металлы достаточно больших толщин.

На формирование и качество шва влияет способ защиты. Выделяют местную и общую защиту.

Местная защита – в основном струйная.

Рис. 2. Подача защитных газов в зону сварки: а — центральная одним концентрическим потоком; б — центральная, двумя концентрическими потоками; в — боковая; г — в подвижную камеру (насадку). Где:1 — электрод; 2 — защитный газ; 3 и 4 — наружный и внутренний потоки защитных газов; 5 — насадка; 6 — распределительная сетка.

а) Центральная – самая распространенная.

б) Комбинационная – для экономии инертных газов и получение оптимальных технологических и механических свойств.

в) Боковая – при больших скоростях сварки.

г) С насадкой – для сварки высококачественных металлов(Ti, Zr), защищает зону нагретого металла выше 300С.

Защита обратной стороны шва осуществляется поддувом с обратной стороны. Общая защита осуществляется в камерах с контролируемой атмосферой.

Сварные соединения и швы.

Основные типы и конструктивные элементы сварных соединений, выполняемых дуговой сваркой в защитных газах регламентируются ГОСТ 14771-76, в которых представлены 4 типа сварных соединений:

Сталь от 0,5 до 120 мм

Угловые 0,5100

Тавровые 0,5100

Нахлесточные 0,560

Разделка кромок ГОСТ 5264-80.

Способы сварки.

Обозначаются:

ИН – в инертных газах неплавящимся электродом без присадки.

ИНп – в инертных газах неплавящимся электродом с присадкой.

ИП – в инертных газах с плавящимся электродам.

УП – в CO₂ плавящимся электродам.

Параметры режима сварки и их влияние на формы и размеры шва.

1. Диаметр электрода: 0,53,0мм.

Фактически: 0,82,5 мм.

Зависит от толщины металла и положения элемента в пространстве. С уменьшением dэ повышается устойчивость горения, увеличивается глубина проплавления _н, уменьшается разбрызгивание.

2. Марка электрода. При сварке в СО₂ – должны быть электроды с раскислителем (08ГС и др.). В инертных газах проволока того же состава, что и основной металл.

3. Сварочный ток Iсв. При увеличении Iсв увеличивается глубина проплавления, увеличивается доля основного металла в шве, ширина шва сначала увеличивается затем уменьшается. Сварочный ток устанавливается в зависимости от dэ.

4. Напряжение на дуге Uд. При увеличении Uд глубина проплавления уменьшается, ширина шва увеличивается, увеличивается разбрызгивание, уменьшается защита. Возможно появление пор, Uд устанавливается в зависимости от сварочного тока.

5. Скорость подачи проволоки прямо пропорционально сварочному току и напрямую зависит.

6. Скорость сварки Vсв. При увеличении Vсв все параметры шва уменьшаются. Vсв устанавливается в зависимости от толщины металла, но с учетом хорошего формирования шва. При слишком высокой скорости сварки нарушается защита, при уменьшении появляются поры, уменьшается ванна.

7. Вылет электрода. При увеличении вылета электрода – ухудшается устойчивость горения дуги и формирование шва, увеличивается разбрызгивание, маленький вылет затрудняет наблюдение, вызывает подгорание сопла электрода. Величина вылета электрода и растояние от сопла металла до поверхности металла устанавливают в зависимости от dэ.см. табл.1.

Таблица 1. Режимы газовой защиты

dэ	0,5 – 0,8	1 – 1,4	1,6 – 2	2,5
Вылет	7 – 10	8 – 15	15 – 25	18 – 30
Расположение от сопла до поверхности металла	7 – 10	8 – 14	15 – 20	18 – 22
Расход СО2 , л/мин	5 – 8	8 – 16	15 – 20	20 – 30

8. Расход газа. Определяется в зависимости от dэ, но на него оказывает влияние скорость сварки, конфигурация изделия, наличие сквозняка. Чем больше скорость сварки и сквозняки – больше расход (см. рис.3).

Рис 3.

9. Наклон электрода вдоль шва.

РИС

10. Род и полярность тока. Сварка в СО₂ выполняется на постоянном токе обратной полярности. Переменный ток и прямой полярности не применяется из-за неустойчивости процесса, не удовлетворяемым формировании шва и плохого качества. Переменный ток применяют для Al и его сплавов.

Расчет и выбор параметров режима.

Режим сварки в защитных газах составляет те же параметры, что при АСФ, кроме расхода газа. Устойчивое горение дуги должно обеспечиваться при j=100А/мм², при этом обычно наступает струйный перенос. Точная расчетная методика для режимов при сварке в СО₂ отсутствует. Поэтому обычно используют табличные данные, полученные на основе обработке опытных данных. Недостаток сварки в СО₂: разбрызгивание. Для уменьшения применяют усовершенствованные источники питания, механизмы подачи проволоки, соответствующий подбор сварочных материалов, газовых смесей, применяют защитные покрытия для основного металла.

Основные параметры:

Uд: 2032В, 32В.

Vсв: 2080 м/час

Расход СО₂: 8-25 л/мин.

Расчет параметров такой же, как при АСФ.

Аргонодуговая (АрДС) сварка не плавящимся электродом.

Целесообразная сварка металла 110мм и тавровых соединений с катетом 2 – 8мм, а также заварка корня шва металлов большой толщины. Свариваются низколегированные, высоколегированные стали, Al, Cu, Ni и другие цветные металлы и их сплавы.

Параметра режима:

Iсв 10600 А,

Uд 1030 В,

Vсв 1030 см/мин,

dэ 0,56,5

d_{присад .проволоки} 26

Защитный газ – Ar, расход (Q): 12 л/мин., как вариант может использоваться импульсная сварка:

РИС

Разновидности сварки: с поперечным колебанием магнитного поля – для тонколистовых металлов; сварка в вакууме полыми электродами. Параметры режима сварки обычно выбирают по таблицам. Существуют как вариант – сварка сжатой дугой (Pl – плазменная). Дуга сжимается газом за счет концентрически расположенной сопловой системы. В дугу вдувается плазмообразующий газ – Ar, а вокруг обжимается сжимаемым газом: Ar+H₂, Ar+N₂.