Сварка металлов под защитный газовый слой

Сущностью и отличительной особенностью дуговой сварки в защитных газах является защита расплавленного и нагретого до высокой температуры основного и электродного металла от вредного влияния воздуха защитными газами, которые обеспечивают физическую изоляцию металла и зоны сварки от воздуха и заданную атмосферу в зоне сварки.

Разновидности сварки в защитных газах можно классифицировать по следующим признакам:

типу электрода — плавящимся и неплавящимся электродами;
типу защитного газа — инертные, активные, их смеси;
способу защиты — струйная, в контролируемой атмосфере;
характеру горения дуги — стационарной, импульсной;
механизации — ручная, полуавтоматическая, автоматическая.

В качестве плавящегося электрода используют сварочные проволоки, по химическому составу соответствующие свариваемым материалам. Неплавящиеся электроды служат для возбуждения и поддержания горения дуги. В основном используют вольфрамовые, реже угольные и графитовые электроды (при сварке в активных газах).

Для повышения устойчивости горения дуги и стойкости электрода в состав вольфрамового электрода вводят обычно 1,5—3% окислов активирующих редкоземельных металлов (тория, лантана, иттрия), повышающих эмиссионную способность электрода.

Защитные газы защищают дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей среды. В качестве защитных газов применяют инертные и активные газы, а также их смеси. Инертным и называются газы, которые химическин не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. В качестве инертных газов используют аргон (Аг), гелий (Не) и их смеси.
Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов (титан, алюминий, магний и др.), а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по составу с основным и присадочным металлом (высоколегированные стали и др.). Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия.
Активным и защитными газами называют газы, вступающие в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяющиеся в нем (углекислый газ, водород, пары воды и др.).
Основным активным защитным газом является углекислый газ «Двуокись углерода газообразная и жидкая». Для сварки используют сварочный углекислый газ чистотой 99,5%. Смесь из 70% Не и 30% Аг увеличивает производительность сварки алюминия, улучшает формирование шва и позволяет сваривать за один проход металл большей толщины.
По способу защиты различают местную и общую защиту свариваемого узла (сварку в контролируемой атмосфере).
Основным способом местной защиты является струйная защита шва.

При этом способе защитная среда в зоне сварки создается газовым потоком при центральной, боковой и комбинированной подаче газа. При центральной подаче газа дуга, горящая между электродом и основным металлом, со всех сторон окружена газом, подаваемым под небольшим избыточным давлением из сопла горелки, расположенного концентрично оси электрода. Этот способ защиты является наиболее распространенным.
В ряде случаев с Целью экономии инертных газов, а также получения оптимальных технологических и металлургических свойств защитной среды применяют горелки, конструкция которых обеспечивает комбинированную защиту двумя концентрическими потоками газов. Для расширения струйной защиты с лицевой стороны шва применяют дополнительные колпаки-дриставки, надеваемые на сопло горелки (рис. 59, г). Защита обратной стороны шва обеспечивается поддувом защитного газа. Боковую подачу газа применяют ограниченно.

Недостатками сварки в защитных газах являются открытая дуга, что повышает опасность поражения зрения световым излучением, и необходимость защиты зоны сварки от сквозняков (при струйной защите), что затрудняет применение этого вида сварки в монтажных условиях на открытом воздухе. Основными разновидностями сварки являются сварка в углекислом газе и аргонодуговая сварка. Этот вид сварки является механизированным, выполняют полуавтоматами и автоматами. Схема поста для сварки в защитных газах плавящимся электродом приведена на рисунке.

Высокая плотность сварочного тока обусловливает применение электродной проволоки малого диаметра (обычно э=0,8ч-2,5 мм), что приводит к необходимости применения больших скоростей подачи электродной проволоки. При этих условиях процесс саморегулирования источниками питания с падающими характеристиками не обеспечивается. Поэтому для поддержания стабильной длины дуги и обеспечения процесса саморегулирования длины дуги необходимо применять источники питания постоянного тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.

Сварку плавящимся электродом обычно выполняют на обратной полярности.