Процесс углекислотной сварки — где применяется, тактика выполнения, оборудование и расходные материалы

Углекислотная сварка применяется не только в промышленных условиях, но и в быту. Газ формирует защитное облако, препятствующее поступлению воздуха в обрабатываемые области. Это повышает качество сварного соединения, минимизирует вероятность появления дефектов.

Углекислая сварка применяется как в промышленности, так и в быту.

Суть процесса

Метод работает так:

1. Под влиянием высокой температуры газ частично распадается на углерод и кислород. Это способствует защите сварочной ванны от присутствующих в воздухе примесей.
2. Углекислый газ и его производные вступают в реакцию с железом, что повышает прочность шва.
3. При использовании проволоки с содержанием кремния или марганца образуются оксиды этих элементов. Они взаимодействуют со свариваемыми металлами. Формируется устойчивое к окислению соединение.

Специфика технологии

Сварка в атмосфере углекислого газа — разновидность электродуговой. Постоянный разряд электродуги выделяет большое количество тепловой энергии, которая разогревает и расплавляет металл заготовки. Ток идет через заготовку, воздушный промежуток и неплавкий вольфрамовый электрод.
Сварочный материал в виде проволоки подается в рабочую зону отдельно, она не служит проводником. Подача осуществляется с постоянной скоростью подающим механизмом, встроенным в полуавтоматический сварочный аппарат.

Для того, чтобы защитить сварочную ванну от воздействия кислорода и водорода воздуха, а также водяных паров, в рабочую зону подается защитная атмосфера, состоящая из углекислого газа. Его облако вытесняет воздух и предотвращает нежелательные химические реакции

Сферы применения

Углекислота обходится дешевле гелия, аргона или иных инертных газов. Однако она уступает им в защитных качествах. Сварка в среде углекислого газа применяется для рутинных операций по соединению деталей из конструкционных сталей.

При работе с ответственными объектами, специальными металлами и узлами, испытывающими высокие нагрузки, используют только гелий или аргон. При массовом создании типовых конструкций углекислотная технология существенно снижает себестоимость.

Инверторный полуавтомат или классический – трансформаторный.

Как и аппараты ручной дуговой сварки покрытым электродом, полуавтоматы бывают трансформаторного и инверторного типа. По качеству сварки трансформаторы и простые инверторы (не синергитические) мало чем отличаются, дугу они держат одинаково. В простом варианте инвертор как и трансформатор делает постоянное напряжение с жёсткой характеристикой (с более жёсткой чем у ручника если точнее), но и только, никаких цифровых сварочных процессов он не поддерживает. На это способна только синергитическая инверторная техника, о которой можно почитать на нашем сайте в справочных материалах.

Читать также: Как сделать прозвон мультиметром

В простом варианте достоинства инвертора несколько в другом – это лёгкий вес, плавная регулировка напряжения, что бывает значительно удобней, слегка меньший расход электроэнергии, возможно, но не обязательно возможность работы с более низкими электросетями. На это необходимо обратить внимание специально, если вам это важно. Инверторное название ещё не гарантия того, что аппарат будет держать падения напряжения сети. Как правило, стандарт – это 15%, который держат все аппараты. Более профессиональные аппараты держат падения от 30% до 50%.

Методы сварки

В сочетании с защитной газовой средой применяют несколько способов. Самыми распространенными считаются MIG -и TIG-режимы. Стоит рассмотреть особенности каждой технологии.

TIG

При использовании этого метода сварку выполняют так:

1. Подают углекислый газ в обрабатываемую область.
2. Разжигают дугу между наконечником неплавящегося электрода и металлической поверхностью. Шов заполняется не стержнем, а присадочным материалом.

Рекомендуем к прочтению Выбор сварочного инвертора

TIG сварка.

MIG/MAG

Эти аббревиатуры обозначают дуговую сварку в среде инертного или активного газа. При использовании углекислоты аппарат снабжают плавящейся присадкой. Сварку ведут полуавтоматическим способом. Применение неплавящегося электрода помогает улучшить результат работы.

Схема сварки MIG/MAG.

Можно ли уменьшить расход?

Как отмечалось выше, во время рабочего процесса большое значение имеют внешние факторы. Поэтому желательно минимизировать их негативное влияние. Для этого достаточно соорудить закрытое помещение, защищенное от ветра и сквозняков. Не стоит забывать и о безопасности работы сварщика, обеспечив помещению хорошую вентиляцию.

В закрытом помещении заполненного баллона хватит на большее количество времени

Специальное сокращение расхода обычно не приводит к желаемому результату, поскольку, в таком случае, уменьшаются защитные функции, и качество сварочных швов становится хуже. Для сокращения потребления можно использовать многокомпонентную газовую смесь, например «Микспро 3212», которая, кроме того, обеспечит значительный рост качественных показателей сварки. Однако, цена у подобной смеси будет выше, чем у обычного углекислого газа. Поэтому, окончательный выбор необходимо делать, опираясь на технические требования и бюджет.

— качественный газ для сварки

Если вас действительно интересует, на сколько хватает баллонов углекислоты, и вы не хотите платить за воздух, тогда необходимо обращаться только к проверенным и надежным поставщикам. Много полезной информации по данному вопросу можно найти в статье: углекислота: где заправить – вопрос не праздный.

занимается не только заправкой баллонов техническими газами от лучших российских поставщиков, но и сама является их производителем. Поэтому, в качестве заправленной газовой смеси можно не сомневаться, поскольку все процессы выполняются в соответствии с установленными стандартами, правилами и нормами. По прочим техническим газам вы найдете статьи в соответствующем разделе блога.

Подготовительные работы

Настройку агрегата перед началом сварки выполняют так:

1. Вставляют присадочную проволоку в рукав. Снимают сопло горелки и медный наконечник, отодвигают ролик подающего механизма. После этого закрепляют катушку, выводят часть проволоки наружу.
2. Задают полярность. При использовании углекислоты и стандартной проволоки выбирают обратный вариант. Плюсовой контакт подсоединяют к горелке, минусовой – к зажиму. Так тепловыделение будет протекать на обрабатываемой заготовке. Прямую полярность задают при использовании флюсовой присадки.
3. Подключают полуавтомат к электросети. Нажимают клавишу подачи проволоки, проверяют работоспособность механизма.
4. Подключают газовый баллон, снабженный редуктором. Углекислота будет подаваться через второй канал рукава.

Расход углекислого газа

Этот параметр зависит от следующих факторов:

• условия работы (температура и влажность воздуха, наличие ветра);
• характеристики свариваемых металлов, расходных материалов;
• опыт сварщика.

Расход газа составляет 3-10 л в минуту. При расчете предполагаемого значения учитывают толщину деталей, диаметр присадочного прутка. К полученному числу добавляют запас 10%. На него приходится расход газа на подготовительных этапах. 25 кг сжиженной углекислоты превращается в 500 л газа. При среднем расходе этого объема хватает на 8 часов работы.

Технология углекислотной сварки

После настройки аппарата выполняют следующие действия:

1. Подготавливают металлические элементы. Разделывают кромки, очищают поверхности от жировых и ржавых пятен, старой краски. Для обработки применяют наждачную бумагу или железную щетку.
2. Устанавливают детали в правильное положение, фиксируют их.
3. Делают пробный шов. На аппарате выставляют минимальную силу тока. Наблюдают за поведением материала. При розжиге мощной дуги края заготовок могут деформироваться.
4. Настраивают параметры работы агрегата с учетом диаметра проволоки. Формируют сварное соединение. При соединении тонких листов дугу перемещают вперед. При сварке толстых деталей применяют вариант «углом назад».
5. После завершения сварки продолжают подачу газа. В первую очередь останавливают выводящий присадку механизм, отключают агрегат от сети. После этого закрывают клапан газового баллона. Это способствует правильному остыванию шва.
6. Удаляют шлаковую пленку с поверхности соединения.

Рекомендуем к прочтению Что такое MIG, MAG и MMA-сварка

Режим и техника сварки

На что необходимо обратить внимание, проводя полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа.

1. Сварка металлов проводится на постоянном токе при обратной полярности. Это когда минус подключается к заготовке, а плюс к электроду. В данном случае с полуавтоматами к присадочной проволоке.
2. Силу тока регулируют в зависимости от толщины свариваемых металлов, от скорости подачи присадочной проволоки в зону сваривания и от напряжения электрической дуги.
3. Напряжение дуги является очень важной составляющей сварочного процесса. От его значения зависят размеры сварного шва. К примеру, если напряжение большое, то ширина шва в процессе сварки также становится большой.
4. Вылет проволоки тоже играет немаловажную роль. Если вылет небольшой, то сварщик плохо видит и сам процесс соединения, и зону сварки. При большом вылете проволоки сварочная дуга дестабилизируется.

Поэтому качество сварки зависит от вылета проволоки из горелки, а также от скорости перемещения последней. Если скорость будет большая, то сварка произойдет прерывистыми участками. Если малая, то расплавленный металл заполнит не только зазор между заготовками, но и вытечет за его пределы, что приведет к последующей доработке стыка. К тому же при небольшой скорости появляется вероятность получения прожогов.

Что касается техники при сварке полуавтоматом, то она достаточно проста и не требует каких-то особых манипуляций с горелкой. В первую очередь перед началом сварочных работ необходимо убедиться, что углекислый газ подается из баллона на горелку. Для этого нужно всего лишь открыть вентиль на редукторе баллона и подставить ладонь под горелку. Небольшой ветерок говорит о том, что система подачи работает нормально.

Кстати, давление углекислоты в баллоне должно составлять 60-70 кгс/см², что контролируется манометром на редукторе, а вот давление самого газа в горелке показывает второй манометр на редукторе баллона. Его значение должно быть 2,0 кгс/см². Этот показатель не является абсолютным, потому что сам сварочный процесс может проходить при разных условиях. К примеру, сквозняки в цеху, на открытой площадке. При таких условиях давление на горелке необходимо поднять, что увеличит расход углекислоты.

Все готово, можно приступать к сварке. Для этого проволоку необходимо выпустить из горелки немного больше, чтобы легко ею можно было бы дотронуться до свариваемого металла для возбуждения дуги. Конец проволоки устанавливается на поверхность металлической заготовки, после чего сварщик нажимает на кнопку пуск на рукоятке горелки. Происходит поджиг дуги, после чего проволока убирается до необходимого размера. Открывается вентиль на редукторе баллона с углекислым газом, производится подача углекислоты в зону сварки.

В процессе углекислотной сварки горелку можно перемещать в любом направлении. Здесь важно, чтобы для сварщика данное направление было удобным. То есть, он смог бы отслеживать и контролировать сварочную операцию. При этом горелка должна располагаться под углом 60-70° по отношению к свариваемой поверхности заготовок.

Специалисты же отмечают различия направления сварки и угла наклона проволоки. К примеру, если варить слева направо, то горелку лучше держать углом назад. Если справа налево, то углом вперед. В первом случае глубина сваривания резко увеличивается, а вот ширина сварного шва заметно уменьшается. Во втором случае, наоборот, глубина проварки уменьшается, а ширина шва увеличивается. Последний вариант лучше всего подходит к сварке тонкостенных металлических деталей.

Внимание! Завершать сварочный процесс необходимо полным заполнением кратера расплавленным металлом. Подачу проволоки после этого нужно прекращать, а вот с отключением газа лучше повременить. Здесь важно, чтобы расплавленный металл в сварочной ванне остывал постепенно. Поэтому стоит немного поддержать температурный режим до того, пока металл не застынет.

Применяемые материалы и оборудование

Для работы в газовой среде применяют такие виды аппаратов:

• выпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный (используются в сочетании с графитными и вольфрамовыми электродами);
• инверторы, преобразующие электрическую энергию в стабильную дугу.

Углекислый газ

Углекислота не имеет запаха и цвета, не является токсичной. Емкости для газа покрывают черной краской. Внутреннее давление достигает 60 кгс/см². В процессе сварки углекислота распадается на угарный газ и кислород. До полного остывания шов остается под защитной средой. Устанавливаемый на баллон редуктор при подаче снижает давление до 0,5 атмосфер.

Сварочная проволока

Материал выбирают с учетом вида агрегата, параметров деталей. Углекислый газ не является полностью инертным, поэтому его применяют в сочетании с проволокой, препятствующей окислению металла. Лучше всего подходят присадочные материалы, содержащие марганец и кремний. Неплохим вариантом считается омедненная проволока с антикоррозионными свойствами.

При выборе типа присадки учитывают характеристики свариваемых заготовок. Углекислоту не стоит заменять порошковой проволокой. Качество соединения в этом случае ухудшается.

Газовая горелка

Этот элемент оборудования должен быть укомплектован дюритовыми шлангами и набором кабелей.

Другие

Для сварки деталей потребуются и такие приспособления:

• источник переменного тока (инвертор или трансформатор);
• устройство подачи газа с клапаном;
• баллон с редуктором;
• осушитель углекислоты, соединяющий емкость с газом и горелку.

Применяемые материалы для углекислотной сварки. для углекислотной сварки.

Особенности

Одна из особенностей этого материала, это то, что он не нейтрален на 100%. Это значит, его необходимо использовать с проволокой, которая предотвращает попадание кислорода и, следственно, окисление металла.

Лучше всего для такой работы подходят проволоки, в составе которых есть кремний и марганец. Неплохим вариантом ещё будет медная проволока, так как у неё есть способность к антикоррозии.

У неё большой срок годности и она способствует стабильности в горении дуги. Также, качество соединения, сделанного с помощью медной проволоки, очень хорошее.

Преимущества и недостатки

К положительным качествам рассматриваемой технологии относятся:

• невысокая стоимость работ;
• защищенность сварочной ванны от активных веществ;
• возможность работы на весу, без использования подложек;
• устойчивое горение дуги при соединении тонких деталей;
• эффективное расходование тепловой энергии дуги.

Способ имеет и недостатки, которыми можно считать:

• непригодность для работы с цветными металлами и легированными сталями;
• сложность формирования многослойного шва;
• опасность отравления при работе в непроветриваемых емкостях и помещениях.

Необходимость длительной подготовки оборудования и применения тяжелых баллонов с газом не позволяет использовать углекислотную сварку при мелких операциях, требующих быстрого выполнения.

6.Сварочная проволока

Электроды, применяемые для сварочных работ полуавтоматомв углекислом газе, имеют свои особенности.Сварочная проволока, применяемая для сварки под флюсом, в основном, не подходит при работах в среде двуокиси углерода.

Для сварки в углекислом газе используют электроды с повышенным содержанием легирующих добавок из марганца и кремния. Диаметр проволоки зависит от типа сварочного полуавтоматаи толщины основного свариваемого металла. Поверхность электродов должна быть чистой, без следов ржавчины, окалины и органических загрязнений. Наличие посторонних примесей способствует увеличению пористости шва и разбрызгиванию металла. Для очистки электродов производится их травление в слабом (20%) растворе серной кислоты и последующая прокалка в печи.

Техника безопасности

Использование защитного газа сопряжено с рисками возникновения таких опасных ситуаций:

• отравление сварщика при работе в закрытых резервуарах;
• взрыв баллона при неконтролируемом росте давления.

Рекомендуем к прочтению Как варить давлением

С учетом этих рисков были разработаны правила безопасности. При перевозке емкостей с газом необходимо:

• размещать все изделия на специальном поддоне;
• удерживать емкости в вертикальном положении;
• снабжать тару резиновыми кольцами, предотвращающими утечку газа.

При заправке и хранении соблюдают следующие правила:

• в помещениях должны быть установлены датчики газа;
• не допускается превышение нормативного объема;
• температура баллона не должна повышаться при заправке;
• нельзя касаться съемных элементов емкости без защитных рукавиц.

При работе в закрытом пространстве необходимо:

• постоянно контролировать уровень СО2 в воздухе;
• проветривать помещение или надевать подающую кислород изолирующую маску;
• работать с напарником (второй человек должен находиться за пределами резервуара).

Компоненты для углекислотного сваривания

Баллон для хранения углекислоты

Проволока для сварки полуавтоматом. Применяется как электрод. Для каждого случая, в зависимости от того какой металл мы будем паять, проволоку необходимо выбирать индивидуально.

Отталкиваясь от толщины свариваемого металла, мощности полуавтомата и его прочих особенностей, диаметр проволоки может изменяться в диапазоне от 0.5 до 3 мм. На практике лучший результат показывает медная проволока, её мы и рекомендуем использовать.

Пускать в дело необходимо исключительно чистый материал, без следов ржавчины, коррозии, загрязнений, которая хранилась в надлежащих условиях.

В противном случае эту проволоку использовать нельзя, если вы не хотите в результате получить плохое качество соединения. Рекомендуется вымачивать проволоку в серной кислоте, а после несколько часов удерживать при высокой температуре.

Углекислый газ СО2. Собственно, наш главный гвоздь программы и самый важный компонент. Углекислота для сварки полуавтоматом безвредна для человека и бесцветна.

Перемещается и хранится СО2, как правило, под давлением в специальных черных емкостях и с одноименной маркировкой. Вот несколько практических и просто полезных советов по эксплуатации:

• для особо важных и сложных работ используйте емкость с 99%-ым содержанием диоксида углерода, в остальных случаях ёмкостей с 98%-ым содержанием будет предостаточно;
• учтите, что излишняя влага отрицательно скажется на общем качестве сваривания. Чтобы от неё избавиться, поставьте ёмкость в вертикальное положение на один час, за это время влага осядет на дно;
• перед началом сварки полуатоматом выпустите немного газа из ёмкости, чтобы избавится от, вредных для сварки, примесей азота, содержащиеся в ней.