Дуговая сварка в защитном газе

Для защиты электрода, зоны дуги и сварочной ванны используются не только флюс, но и струя защитного газа. Чаще всего применяют аргон (Ar) или углекислый газ (СО₂).

Аргон – бесцветный инертный газ, в 1,38 раз тяжелее воздуха, нерастворим в металлах. Поставляют и хранят Ar в стальных баллонах в сжатом газообразном состоянии под давлением 15 МПа.

Углекислый газ СО₂ – бесцветный, со слабым запахом, в 1,52 раза тяжелее воздуха, нерастворим в металлах. Для сварки углекислый газ поставляют и хранят в стальных баллонах в сжиженном состоянии под давлением 7 МПа.

По сравнению с автоматической сваркой под флюсом сварка в атмосфере защитных газов обеспечивает более надежную защиту расплавленного металла от воздействия воздуха, получение чистой поверхности шва без оксидов и шлаковых включений, возможность ведения процесса в любых пространственных положениях и наблюдения за процессом формирования сварочного шва. Те же преимущества сварка в защитных газах имеет и перед ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, кроме того, она обеспечивает и более высокую производительность.

Аргонодуговая сварка может осуществляться неплавящимся (вольфрамовым) (рис.4.33) [12] или плавящимся электродами.

Рис. 4.33. Схема сварки в защитных газах неплавящимся электродом при прямой полярности с присадочным прутком: 1 – присадочный пруток, 2- сопло, 3 – токопроводящий мундштук, 4 – корпус горелки, 5-неплавящийся вольфрамовый электрод, 6 – рукоять горелки, 7- атмосфера защитного газа, 8 – сварочная дуга, 9 –ванна расплавленного металла.

Сварка в атмосфере защитных газов может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

Аргонодуговую сварку применяют для тугоплавких и цветных металлов, а также легированных и высоколегированнных сталей (узлы летательных аппаратов, атомных установок, химических аппаратов и т.п.)

При сварке неплавящимся вольфрамовым электродом (Т_пл=3370 °С) швы до 3 мм получают расплавлением основного металла, а от 3 до 6 мм с применением присадочного материала (прутка или проволоки). Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности (минус – на электроде). Это облегчает зажигание и повышает устойчивость горения дуги при напряжении 10-15 В (рис.4.33, рис.4.34,а) [12]. При этом применяется также переменный ток.

Рис. 4.34. Схемы сварки в защитных газах: а) неплавящимся электродом и механизированной подачей электродной проволоки при прямой полярности; б) плавящимся электродом с механизированной подачей электродной проволоки при обратной полярности; 1 – присадочная проволока, 2- сопло, 3 – токопроводящий мундштук, 4 – корпус горелки, 5-неплавящийся вольфрамовый электрод, 7- атмосфера защитного газа, 8 – сварочная дуга, 9 –ванна расплавленного металла, 10 – кассета с электродной проволокой, 11 – механизм подачи присадочной или электродной проволоки, 12 – электродная проволока.

Дуга обратной полярности удаляет с поверхности свариваемого металла оксиды. Это улучшает свариваемость деталей из алюминия, магния и их сплавов. Однако обратная полярность уменьшает устойчивость горения и снижает стойкость вольфрамового электрода.

При сварке алюминиевых заготовок (рис. 4.35) в защитных газах поток тепла, поступающий в деталь, составляет более 80% от эффективной мощности, а тепловой поток, затрачиваемый на плавление металла намного меньше (чуть более 15%).

а)

б)

Рис. 4.35. Баланс тепловых потоков при сварке алюминиевых заготовок () в защитных газах (а) и соотношение скоростей перемещения и подачи электрода (б); Напряжение U=10 В, ток I= 400 А, h=0,6, N=2,4 кВт.

Производительность сварки достаточно высокая и может быть еще повышена за счет применения больших токов.

Сварку в аргоне плавящимся электродом выполняют по схеме, приведенной на рис.4.34, б. Механизированная подача проволоки относительно малого диаметра (0,6-3 мм), при достаточно больших токах позволяют достигнуть высокой плотности тока (100 А/мм² и более). При этом осуществляется мелкокапельный или струйный перенос расплавленного металла электродной проволоки, глубокое проплавление основного металла, формирование плотного шва с ровной и чистой поверхностью.