Для чего нужна углекислота при сварке полуавтоматом?

При сварке металлоконструкций и прочих изделий из металла нередко используется метод сварки в среде защитных газов. Во многих случаях в роли газа используют углекислоту, которая эффективно вытесняет атмосферный воздух из зоны плавки металла.

Технология сварки в углекислом газе была разработана советскими ученными в 50-х годах XX века.

Для углекислотной сварки используются полуавтоматические сварочные аппараты либо же автоматические сварочные линии. В обзоре пойдет речь о том, как работать со сваркой в углекислоте.

Сварка в углекислом газе применима для следующих металлов:

1. Чугун
2. Низко- и среднеуглеродистая сталь
3. Коррозионно-стойкая низколегированная сталь

Следует сразу отметить, что углекислотная сварка не подходит для работы с легированной нержавеющей сталью, тугоплавкими высокопрочными сплавами, медью. Дело в том, что диоксид углерода входит в химическую реакцию со многими металлами и сплавами, делая сварочный шов некондиционным.

Что нужно знать про углекислотную сварку.

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

Оборудование и материалы для углекислотной сварки

При углекислотной обработке используются сварочные полуавтоматы инверторного типа с несколькими режимами работ. Мощность таких полуавтоматов определяется сферой их применения: для профессионального использования применяются агрегаты большой или средней мощности, для бытового использования подойдут более слабые модели. Полуавтоматы работают без электродов, вместо них в область сварки поступает специальная проволока.

Сам аппарат поставляется изготовителем в комплекте из следующих элементов:

• блока питания, состоящего из трансформатора и подающего проволоку электрода;
• рукава (шланга);
• горелки, оснащенной внутри проволокой;
• токопроводящего наконечника (сопла);
• узла, откуда подается газ.

Чтобы увеличить производительность и избежать перегрева горелки, дополнительно применяются охлаждающие системы. Качество сварки, ее эффективность зависят от того, какой именно аппарат используется. При покупке сварочного аппарата необходимо обратить внимание на некоторые показатели и характеристики.

Мощность должна быть достаточной. Автоматы с высокой мощностью дают возможность варить более толстые материалы. Желательно выбирать модели со съемным держателем. К комплекту должна прилагаться подробная инструкция, чтобы разобраться в эксплуатации инверторного аппарата было намного проще.

Что такое углекислый газ?

Молекула углекислого газа СО2 состоит из атома углерода и двух атомов кислорода. При нормальных условиях оксид углерода представляет собой газообразное вещество тяжелее воздуха, без цвета и запаха.

Оксид углерода обладает низкой химической активностью, что делает его отличным кандидатом на роль создателя защитной атмосферы вокруг сварочной зоны. Это же свойство используется при работе углекислотных огнетушителей, прекращающих доступ кислорода воздуха к очагу возгорания.

При атмосферном давлении в жидком состоянии находиться не может. При охлаждении до -78оС затвердевает, образуя рыхлую массу, напоминающую снег. Это так называемый «сухой лед», используемых для охлаждения продуктов в пищевой промышленности и торговле.

Вещество выделяется в ходе окисления органических веществ — при сгорании, гниении, дыхании живых организмов.

Технические условия на промышленный СО2 регламентируются ГОСТ 8050-85.

Перевозится вещество в газообразном состоянии, в емкостях под давлением.

Сфера применения

Углекислота в производстве обходится существенно дешевле аргона, гелия и других, но уступает им по своим защитным свойствам. Сварка в атмосфере СО2 используется для рядовых соединений из обычных конструкционных сталей.

Для более ответственных конструкций, специальных сталей, высоконагруженных узлов используют более дорогое, капризные в хранения и применении инертные газы.

При массовом производстве типовых металлоконструкций применение углекислого газа для защиты сварочной зоны дает заметную разницу в себестоимости.

Дешевле обходится и организация хранения СО2.

Технология сварки полуавтоматом в CO2

Сварка металла в защитной среде углекислого газа считается профессионалами одной из самых эффективных. Особенно когда дело касается соединения тонких по толщине заготовок или деталей. Именно поэтому сварка в углекислом газе используется для ремонта кузовов автомобилей, минимальная толщина которых составляет 0,5 мм. К основным достоинствам данного вида сваривания металлов можно отнести:

• достаточно высокую производительность;
• незначительный нагрев свариваемых заготовок, что приводит к минимальному их короблению;
• варить швы можно в любом положении, и это не составляет большого труда, и не влияет на качество конечного результата;
• благоприятные условия проведения сварочного процесса;
• минимальные затраты, так как сам углекислый газ стоит очень дешево.

Запорно-регулирующая аппаратура для баллонов

При работе с оксидом азота используют специальную запорно-распределительную арматуру. Редуктор понижает входное давление со 100 атм. до рабочего значения в 3 атм.
Он снабжен двумя манометрами: на выходе и на входе, по которым сварщик следит за значением давления.

Редуктор снабжен двумя фильтрами, задерживающими примеси.

Установка необходимого рабочего давления осуществляется вращением рукоятки регулятора.

С помощью накидных гаек устройство присоединяется к баллону и к шлангу, снабжающему потребителя.

Предохранительный клапан при возникновении нештатной ситуации сбрасывает избыток давления в атмосферу.

Все устройств, связанные с углекислым газом — баллоны, редукторы, шланги — маркируются черным цветом.

Как же правильно сваривать полуавтоматом

После того, как вы выбрали нужную скорость подачи и силу тока, подготовили изделия нужно отрегулировать расход углекислого газа и только спустя 30 с возбудить дугу и приступить к сварке, чтобы газ выдавил воздух из шлангов и каналов сварочной горелки.

Главное не торопиться и перед сваркой обязательно потренироваться на ненужном куске металла, таким образом сварка будет более качественна. И только после всего этого нужно приступать к основной работе.

Способы сварки:

1. Углом вперед, перемещение горелки справа налево. Металл плавится меньше, валик шва получается широким. Применяется при сварке тонкого металла:
2. Углом назад, горелку движется слева направо. Глубина проплавления больше, ширина шва уменьшается.

Пошаговый процесс сварки:

1. Наклоните горелку на 5° от вертикальной оси
2. Начните движение электродом по аналогии с ручной сваркой, следите за хорошим проплавлением металла и образованием качественного валика. Чтобы избежать опасность образования трещин рекомендуется сваривать первый слой при малом токе.
3. Завершаем шов заполнением металлом кратера.
4. Останавливаем подачу проволоки и выключаем ток.

Газ продолжают подавать на заваренный кратер до тех пор, пока не затвердеет металл.

В обоснованных случаях, независимо от условий использования сварных соединений можно делать сварку в смеси с аргоном и с содержанием углекислого газа менее 50%, но не менее 15%.

Рекомендуем! Сварка листов полипропилена своими руками

Особенности заправки

Углекислотный баллон для полуавтомата заряжают двумя методами:

• перепусканием из емкости хранилища через редуктор и расходомер в заправляемый баллон;
• закачкой в заправляемый баллон с помощью компрессора.

Независимо от способа наполнения важно точно установить вес пустого баллона. Взвесив баллон после заполнения, можно точно установить количество закачанного СО2.

Заправка баллонов оксидом углерода, в отличие от ацетилена или кислорода, не требует чрезвычайных мер предосторожности. Однако расслабляться при этом нельзя: в случае массовой утечки углекислый газ образует атмосферу, непригодную для дыхания. Поэтому необходимо тщательно проверять состояние баллонов, арматуры и шлангов на отсутствие механических повреждений.

При заправке способом «баллон в баллон» тот баллон, из которого заправляют, рекомендуют перевернуть дном вверх и следить за его температурой.

Подготовка к работе

Перед началом работы, следует ознакомиться с элементами управления, которые находятся на лицевой панели:

1. Переключатель сварочного тока – позволяет установить слабую силу тока , который подойдет для тонких металлов и до более сильного (зачастую-6), который подойдет лишь для толстых металлов.
2. Скорость подачи проволоки регулируется отдельным переключателем
3. Некоторые полуавтоматы оснащены таймерами включения, для более удобного проведения точечной сварки.
4. Отверстие под сварочный пистолет

Перед тем как подключать аппарат к питанию, убедитесь, что сеть имеет подходящие напряжение и мощность для полуавтомата.

Настройка и подключение сварочного оборудования

1. Вставьте сварочную проволоку, механизм её подачи находится под крышкой. Проверьте ролики которые подают проволоку в автомат, направляющий шланг и электрод сварочного пистолета. Они должны быть идентичны типу и размеру проволоки. Чтобы использовать проволоку другого размера, надо поменять или перевернуть ведущий ролик. Маркировка размера вырезана на ролике сбоку. Катушки могут иметь разный посадочный размер. Для этого используйте специальные адаптеры. Прежде, чем начать регулировку, нужно поставить проволоку в соответствующую борозду, затем зацепить регулировочный валик. Поджимая валик, помните, что не следует поджимать слишком слабо (проволока будет немного выскальзывать) и слишком сильно (проволока будет деформироваться).
2. Разложите подающий рукав во всю длину, снимите сопла и наконечник, после чего нажмите и удерживайте кнопку на горелке до автоматического выхода проволоки на 10-15 см. После этого можно поставить наконечник и сопло на место.
3. Присоедините баллон с защитным газом к аппарату с помощью шланга через редуктор и зафиксируйте хомутами.

Рекомендуем! Как варить алюминий инвертором с помощью электрода

Теперь аппарат готов к работе.

Подготовка металлов для сварки в CO2

При сваривании очень тонких пластин низколегированной или углеродистой стали (0.5мм-1мм) стоит делать отбортовку кромок. Без отбортовки пространство между листами во время сварки не должно быть более 0.5мм. Если же толщина листов превышает 1мм, то отбортовку делать не нужно, но расстояние между листами не должно превышать 1мм.

Перед тем как сваривать металлы стоит удалить с них лишние элементы, такие как: масло, краска, грязь и тд. Так же, желательно удалить и ржавчину.

Расход

Расход углекислоты для выполнения сварки полуавтоматом определяется сочетанием ряда факторов.

• погодные условия (температура, ветер, влажность);
• качество сварочных материалов;
• квалификация и опыт сварщика.

Она может изменяться от 3 до 60 литров в минуту.

При расчете планового расхода учитывают такие характеристики, как диаметр сварочной проволоки и толщину заготовок. К расчетному значению, равному произведению удельного расхода на длину шва, добавляют запас в 10% на подготовительные операции.

Из стандартного баллона, содержащим 25 кг СО2, после понижения давления до рабочего образуется приблизительно 500-510 литров газа. При максимальном расходе этого количества хватит на 8 часов работы сварочного углекислотного полуавтомата. В среднем баллона хватает на 15-20 часов.

Плюсы и минусы

Работа в атмосфере СО2 имеет следующие преимущества перед другими видами сварки:

• надежная защита сварной зоны от химически активных веществ;
• дешевизна;
• возможность варить «на весу», без использования подкладочных пластин;
• устойчивая дуга на тонкостенных заготовках;
• рациональное использование тепловой энергии электродуги.

Кроме достоинств, методу присущ и ряд недостатков:

• низкая пригодность для работы с высоколегированными сплавами и цветными металлами;
• сложность проведения многослойной сварки;
• опасность удушья при работе в непроветриваемых объемах.

Длительно время подготовки и запуска процесса делает его малопригодным для небольших объемов сварочных работ, которые нужно выполнить быстро.

Режимы полуавтоматической сварки в среде защитных газов

В зависимости от толщины свариваемых металлов подбираются оптимальные режимы сварки в углекислом газе, настраивается сварочное оборудование. В таблице 1 приведены параметры ,влияющие на выбор режимов сварки.

Анализируя данные таблицы, следует отметить важные моменты:

• Глубина провара будет увеличиваться при увеличении сварочного тока.
• Напряжение дуги находится в прямой зависимости от длины дуги. При ее увеличении увеличивается и напряжение, а следовательно, ширина и глубина провара;
• Скорость подачи проволоки должна обеспечивать стабильное горение дуги при заданных параметрах напряжения;
• Вылет электрода обеспечивает устойчивость процесса горения дуги, при его увеличении ухудшаются свойства дуги и ,соответственно, качество сварного шва. На малом вылете процесс сварки плохо наблюдаем через сварочную маску, при этом контактный наконечник часто подгорает.
• Вылет подбирается в зависимости от диаметра используемой электродной проволоки.

Теперь, когда мы разобрались с режимами сварки полуавтоматом, приступим к подготовке и дальнейшей работе

Техника безопасности.

Углекислый газ имеет два потенциально опасных фактора воздействия:

• взрыв баллона при нагреве;
• удушье при работе в замкнутом непроветриваемом объеме при превышении уровня концентрации в 5%.

Исходя из этих рисков и формируются требования техники безопасности к проведению работ с СО2.

Во время транспортировки:

• все баллоны должны перевозиться в специальном поддоне, в вертикальном положении;
• на каждом баллоне должны быть резиновые предохранительные кольца.

Во время хранения и заправки:

• все помещения должны быть оборудованы газоанализирующей аппаратурой;
• при заправке баллона необходимо контролировать его температуру;
• не допускается перезаправка баллона свыше нормативного значения;
• не прикасаться к трубопроводам, шлангам и арматуре без защитных перчаток.

Во время работы:

• при работе в замкнутом объеме организовать постоянный контроль содержания СО2 в воздухе;
• обеспечить вентиляцию или снабдить сварщика изолирующей маской с подачей воздуха;
• работать вдвоем, причем один человек должен находиться снаружи объема и следить за состоянием сварщика.

При соблюдении требований безопасности углекислый газ не представляет угрозы для здоровья.

Опасность угарного газа СО.

Угарный газ – сильно ядовитое вещество. При вдыхании ведет к общему угнетению функций организма и тяжелому отравлению. Возможен и летальный исход. Работать в атмосфере угарного газа допускается только в изолирующей дыхательной аппаратуре.

Полярность

Полярность при сварке полуавтоматом в среде углекислого газа обратная, то есть «плюс» подсоединяется к заготовке, а «минус» — к электроду. При работе прямой полярностью в среде СО2 будет трудно обеспечить стабильность электродуги. Нестабильная дуга при такой схеме подключения приводит к возникновению дефектов сварного шва.

Преимущества и недостатки углекислотной сварки

Несмотря на свою новизну, углекислотная технология отлично зарекомендовала себя, используется чаще, чем остальные виды обработки. Струя углекислого газа, направленная на зону дуги, становится своеобразной защитной средой, предохраняет металлическую поверхность от азотирования, окисления, соприкосновения с воздухом. Если говорить о преимуществах перед газовой сваркой, то:

• поступление сварочной проволоки автоматизировано;
• область температурного воздействия меньше в 4 раза;
• практически нет выделения вредных газов.

Углекислотная технология незаменима при обработке тонкой стали (до 1 мм), так как не деформирует металл, формирует прочный шов, что выгодно отличает его от остальных видов сварки. Скорость обработки тонких стальных листов выше в 5 раз.

При проведении работ металл практически не нагревается, что препятствует износу деталей, а само соединение получается качественным, красивым.

Преимущества по сравнению с дуговой (ручной) сваркой:

• предотвращает вредное воздействие кислорода на металлическую поверхность;
• производительность выше в 4 раза;
• обрабатываемая поверхность может иметь любое пространственное положение;
• техника легко осваивается даже новичками.

Углекислотная сварка способна заменить ацетиленовую. Качество обоих видов обработки одинаковое, но себестоимость углекислотной будет намного ниже за счет дешевизны газа и используемых материалов.

При использовании углекислоты дуга легко зажигается, горит устойчиво, нет необходимости часто менять электроды, очищать их от шлаковых корок. Это позволяет сварщику не бегать во время сварки на большие расстояния, что многократно повышает продуктивность.

К недостаткам можно отнести следующие факторы:

• не все металлы можно обрабатывать с помощью углекислотной технологии;
• качество шва слабее, чем при использовании аргоновых смесей;
• в продаже не всегда имеются углекислотные смеси нужного качества;
• оборудование после использования углекислоты трудно очистить.

При нарушении технологии, выставлении неверных параметров, комплектующие быстро изнашиваются, что требует серьезного ремонта, частой замены узлов.