Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа и основные особенности ее проведения

Под полуавтоматической сваркой понимают такой тип применения дугового разряда при соединении металлов, при котором подача проволоки, используемой в сварке, осуществляется в автоматическом режиме, в то время как все необходимые установочные и корректировочные процессы, а также перемещение самой сварочной горелки происходит только посредством работы самого оператора. Основным принципом дуговой сварки в углекислом газе является оттеснение обычного воздуха из зоны сварки специально сформированным потоком газа.

Сформированная в результате такого потока газа среда является окисляющей для большинства компонентов металла. В связи с этим нельзя исключить возможности окисления самих компонентов металла даже несмотря на то, что углекислый газ защищает расплавленный металл от воздействия воздуха.

Особенности сварки в углекислом газе

В связи с тем, что атмосфера вокруг металла носит окислительный характер, нередко можно увидеть, что углерод и легирующие составляющие металла очень быстро выгорают, в результате чего в шве образуются поры, а сам сварочный процесс можно охарактеризовать повышением разбрызгивания металла.

Для того чтобы минимизировать окислительные процессы при осуществлении сварочного процесса, используются специальные виды проволоки, которые прошли легирование с помощью кремния и марганца. Указанные химические элементы по своей сути представляют хорошие раскислители. За счет введения раскислителей окисление углерода сокращается, равно как и выгорание составных элементов металла, в результате чего количество пор в сварочном шве уменьшается, а сам шов становится более качественным, с точки зрения механических параметров.

Все выполнение сварки происходит с помощью тока с обратной полярностью, что позволяет обеспечить стабильное функционирование дуги. Итогом становится качественное сплавление кромок. Если осуществлять сварочный процесс с током прямой полярности, то будет происходить наплавление металла, а также его разбрызгивание.

Параметры режимов сварки

Используемые сварочные режимы в настоящее время зависят от большого числа факторов, а именно:

• используемое оборудование;
• виды изделий, подлежащих соединению с помощью сварки;
• место, в котором осуществляется весь сварочный процесс.

Если речь идет о сварочном процессе в отношении ответственных конструкций, например, о сварке труб, то необходимо применять импульсно-дуговой сварочный метод с проволокой, имеющей сплошное сечение, подаваемой в углекислом газе, при котором осуществляется мелкокапельный перенос управляемого типа в отношении наплавляемого металла. Такой метод может быть достигнут за счет использования специального электронного модуля микропроцессорного типа, который установлен в инверторном источнике тока. Настройку такого оборудования можно провести только путем привлечения специалиста. В остальных случаях все режимы можно подобрать на основании тех параметров, которые имеет металл. Отследить наиболее часто используемые параметры можно  на основании данных в таблице.

Правила настройки и подготовки оборудования к сварочному процессу

Подготовку сварочного оборудования к работе можно разделить на несколько этапов:

1. Подготовка с теоретической точки зрения. На этом этапе необходимо ознакомиться с основными положениями электробезопасности ввиду работы с электрическим прибором повышенной опасности. Кроме того, на этапе теоретической подготовки следует изучить инструкцию по эксплуатации самого сварочного аппарата, а также имеющиеся рекомендации по его настройке.
2. Подготовка электрической сети. В связи с тем, что сварочные аппараты очень мощные в плане потребления тока, следует убедиться, что предохранительные автоматы установлены с расчетом перегруза сети от использования сварочного аппарата (мощность одного аппарата должна быть не менее 16 А, что позволит и выполнить необходимые технологические задачи, и защитить электрическую сеть от перегрузок). При наличии возможности следует подготовить отдельную электрическую линию, в которой сечение провода будет не менее 2,5 квадратных миллиметров. При подключении сварочного оборудования следует сократить количество и длину используемых удлинителей для сокращения вероятности короткого замыкания.
3. Изучение самого аппарата и напряжения, с которым он может работать. Так как существует два типа аппаратов — которые работают от сети 220 В и 380 В, — следует понимать, что для последних придется подготовить специальную шину или гнездо, которое позволит запитать аппарат от напряжения в 380 В.
4. Сборка сварочного аппарата. Производить ее рекомендуется только в выключенном от сети состоянии в соответствии с правилами, которые указаны в инструкции по эксплуатации и в схеме сборки. Соединение всех частей должно быть закреплено с помощью специальных хомутов с целью исключения вероятности рассоединения в период работы. Если предстоит осуществлять сварку в условиях низких температур, следует подготовить специальный подогреватель редуктора, который обеспечит прогревание подающих газ каналов внутри редуктора, что исключит перекрытие подачи газа.
5. Установка кассеты со сварочной проволокой. Данная манипуляция осуществляется только после того, как полностью собран весь аппарат, но до его подключения к сети. Конец проволоки, выведенный из кассеты, необходимо аккуратно продеть между прижимными и подающими роликами и зафиксировать прижимным механизмом. Аккуратность подготовки кассеты обусловлена тем, что при повреждении проволоки при осуществлении сварки в швах может возникнуть брак.
6. После полной сборки сварочного аппарата он подключается в электрическую сеть, после чего выполняются пробные сварочные швы. Если сборка и настройка осуществляются в отношении нового аппарата, то все пробные швы, в том числе для определения оптимальных настроек, следует делать на деталях, имитирующих свариваемые в последующем.

Подготовка металла к сварке

Подготовка металла к сварке также делится на несколько этапов:

1. Определение толщины металла. Если детали имеют толщину в диапазоне от 0,8 до 4 мм, то их следует сваривать, не осуществляя разделку кромок. Металл такой толщины сваривается с использованием подкладок из того же металла, что и само изделие, либо на съемных медных подкладках, либо на подкладках из нержавеющего металла. Если металл толстый (от 4 мм), то его можно сваривать на весу, а подкладки использовать только при необходимости.
2. Подготовка форм деталей на основании данных чертежа. На данном этапе следует изучить чертеж будущего изделия, разметить все необходимые детали, вырезать их с помощью болгарки и зачистить возможные окалины с помощью абразивного круга. В случае если технологическими картами на сварочный процесс предусмотрено требование о разделке кромки, необходимо также осуществить такую разделку.
3. Осуществить выбор наиболее оптимального метода сварки: при сварке тонкого металла следует использовать вертикальное расположение деталей, а сам сварочный процесс необходимо вести углом назад, передвигая горелку сверху вниз. Шов при таком расположении хорошо виден. При этом необходимо помнить, что отклонение горелки может повлечь за собой несплавление кромок. При осуществлении соединения угловых деталей необходимо осуществлять сварку методом «в лодочку». Однако следует учитывать, что выпуск проволоки в таком случае увеличится на пятнадцать процентов по сравнению с технологией, когда стыковка осуществляется в нижнем положении.

Технология выполнения сварки

Рекомендации, на которые следует опираться при проведении сварочного процесса, содержатся в различных нормативных документах стандартизационного типа: ГОСТ, СТО, КТН и т. д. Основной перечень технических требований содержится в: ГОСТ 14771-76, ГОСТ 18130-79.

Среди основных особенностей проведения сварочного технологического процесса следует помнить, что:

• нахлесточные соединения при толщине металла 1,5 мм и менее осуществляются только на медных или стальных подкладках с одним проходом;
• горизонтальные швы следует делать только с помощью шва «углом вперед» без выполнения колебательных движений на горелке. Если сваривать приходится металл толщиной более 6 мм, то необходимо делать несколько проходов;
• сварка деталей, толщина которых менее 3 мм, производится только под прямым углом горелки по отношению к свариваемым деталям, не осуществляя разделку кромок;
• если толщина деталей более 3 мм, то в горизонтальном положении допустима разделка верхней кромки. Горелку необходимо наклонять относительно верхнего свариваемого элемента под углом около семидесяти градусов.

Преимущества и недостатки

Среди преимуществ сварки полуавтоматом в среде углекислого газа следует рассматривать:

• получение качественного сварного соединения, которое возможно получить и для тонкостенных конструкций;
• высокая производительность по сравнению с ручной дуговой, газовой и другими видами сварки;
• можно выполнять в любых пространственных расположениях деталей (от крайнего нижнего до потолочного);
• минимальная зона, в котором осуществляется термическое влияние;
• деформации и напряжения металла в таком случае незначительны;
• возможно полностью автоматизировать процесс.

Если говорить о недостатках, то это:

• если сварка осуществляется на открытом воздухе или на сквозняке, то нарушение газовой защиты становится более вероятным;
• электродный металл разбрызгивается во время сварки;
• на режимах повышенной мощности возникает необходимость водного охлаждения оборудования из-за вероятности его перегрева.