Сварка в защитных газах. Аргонодуговая сварка. Достоинства сварки в среде защитных газов

Лекция 4

Сварка в защитных газах

Рис. 16 Схема сварки в защитных газах

При данном виде сварки основным способом защиты сварочной дуги и шва является струйная защита газами.

В качестве защитных газов применяют инертные газы ( аргон , гелий ) и активные газы (углекислый газ , азот и др.), иногда - смеси газов . В машиностроении наиболее распространено применение аргона ( Аr) и углекислого газа ( СО₂).

         Аргон – бесцветный, неядовитый, невзрывоопасный, без запаха и вкуса газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому опасен удушьем в закрытом помещении. В природе аргон присутствует только в свободном состоянии. Объемная концентрация аргона в воздухе 0,93%. С большинством элементов аргон не образует химических соединений, в металле аргон нерастворим.

Хранят и транспортируют аргон в  40-литровых баллонах под давлением. Баллон для аргона окрашен в серый цвет, надпись зеленого цвета.

         Углекислый газ – бесцветен, неядовит, имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде, тяжелее воздуха в 1,6 раза. В воздухе содержится 0,03% CO₂.. Газ нетоксичен до содержания  более 5% (оказывает вредное влияние на здоровье человека). Углекислый газ вступает в химические реакции с расплавленным металлом ванны. CO₂., подаваемый в зону дуги , под действием высокой температуры диссоциирует на окись углерода и свободный кислород  CO₂=CO+½O_2.   Выделяющийся при диссоциации кислород окисляет жидкий металл с образованием закиси железа FeO , растворимой в жидком металле , и ряда нерастворимых окислов элементов , входящих в состав металла (SiO₂, MnO, Аl₂О₃ и др.). При взаимодействии с углеродом образуется нерастворимая в металле окись углерода СО по следующей схеме:

СO₂ = СО+½ О₂;

O₂+ 2Fе = (FeO) → [ FeO ]

[ FeO ] + [ С ] =  СО + Fe ;

СO₂+ [ С ] = 2 СО

(элементы и соединения в квадратных скобках растворены в металле).

Как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами.

Наиболее распространенные пути получения CO₂.:

·  из газов при брожении спирта, пива, расщеплении жиров как побочный продукт, почти чистый;

·  из отходящих газов химических производств – синтетического аммиака и метанола, где отходящие газы содержат примерно 90% CO₂ :

·  из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит от12% до 20% CO₂..

Хранят и транспортируют углекислоту (CO₂.) в  40-литровых стальных баллонах под давлением. Баллон окрашен в черный цвет, надпись желтого цвета.

Смеси газов применяются в производстве для получения швов повышенного качества, так как они обладают лучшими технологическими свойствами.

Смесь CO₂.+ O₂ (2-5%) обеспечивает мелкокапельный перенос металла и уменьшает разбрызгивание на 30%, улучшает формирование шва.

Смесь из гелия (70%) + аргона (30%) повышает производительность сварки алюминия, увеличивает глубину проплавления, улучшает формирование шва.

Смесь газов аргона (88%) + CO₂.(12%) повышает стабильность дуги при сварке стали, заметно уменьшает и измельчает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва.

Аргонодуговая сварка

Рис . 17 . Виды сварки  в автоматическом и полуавтоматическом режимах

плавящимся и неплавящимся электродом в среде аргона.

1 - присадочный пруток или проволока ; 2 - сопло ; 3 - токоподводящий мундштук ; 4 -корпус горелки ; 5 - неплавящийся вольфрамовый электрод ; 6 - рукоять горелки ; 7 -атмосфера защитного газа ; 8 - сварочная дуга ; 9 - ванна расплавленного металла ; 10 - кассета с проволокой ; 11 - механизм подачи ; 12 - плавящийся металлический электрод (сварочная проволока).

         Неплавяшиеся  электроды служат только для возбуждения и поддержания горения дуги (рис 17 а,б). Применяют неплавящиеся электроды угольные, графитовые, вольфрамовые