Сварка в углекислом газе: задачи и требования

Что это такое? Сварка в углекислом газе – это один из видов сварки под флюсом, где роль последнего выполняет CO2. Такой вид часто используют в строительстве, а также в тех случаях, когда необходимо сварить материалы небольшой толщины.

На что обратить внимание? На качество сварки в углекислом газе влияют используемое оборудование и выбор режимов. Также для увеличения производительности можно взять на вооружение некоторые приемы, известные опытным сварщикам.

Суть сварки в углекислом газе

Первым делом необходимо выяснить, что такое углекислый газ и какова роль его использования при сварочных работах. Часто его называют углекислотой, и его формула CO2. Углекислый газ поставляется в сжиженном виде, он не имеет запаха и цвета.

Обычно для сварки в среде углекислого газа используют баллон объемом 40 литров. Газ находится под давлением. Если необходимо работать с небольшим количеством сварочных работ, рекомендуется использовать баллон меньшего размера. Компактный баллон пригодится и в том случае, если сварка проводится нерегулярно, потому что срок хранения газа составляет 2 года. Все баллоны герметичны и надежно защищены от коррозии.

Углекислый газ доступен из-за его низкой цены, и он отлично подходит для сварки металла, приобрести его не составит труда. Сварка в углекислом газе – экономичный вариант, который обеспечивает высокое качество работ. Основная и главная функция С02 – это защита металла от окисления в процессе сварки, что важно при производстве качественных изделий. Для улучшения состояния шва рекомендуется использование углекислого газа с аргоном.

Под воздействием дуги металл начинает плавиться, а углекислый газ при этом попадает в сварочную область, обволакивая зону сварки и защищая ее от негативного воздействия внешней среды. Процесс легок и понятен, такой вид сварки подойдет даже для любителей.

Плюсы и минусы сварки в углекислом газе

В частных мастерских и производстве промышленного типа часто необходимо провести соединение заготовок полуавтоматической сваркой в углекислом газе. Данный метод имеет как ряд преимуществ, так и недостатков. К достоинствам можно отнести следующие качества:

1. Сварка сплавов с различными техническими характеристиками и возможность при этом применять разные режимы.
2. Надежная защита зоны сварки от процессов окисления и коррозии. 
3. Получение ровного и качественного шва.
4. Безопасность при меняемой технологии (сварка полуавтоматическим аппаратом не вредна для исполнителя работ).
5. Стабильность электрической дуги в отличие от аналогов.
6. Возможность заправлять пустые баллоны.
7. Возможность обработки тонких заготовок.

К недостаткам данного метода можно отнести:

1. Сложность очистки сварочного аппарата после завершения работ.
2. Низкие характеристики углекислоты в отличие от смесей других элементов.
3. Рост цен на комплектующие.

Оборудование и материалы для сварки в углекислом газе

Для процесса сварки в углекислом газе используют оборудование, которое можно разделить на автоматическое и полуавтоматическое. Основная разница между ними заключается в том, что в автоматическом аппарате движение дуги и подача расходных материалов механизирована, а при полуавтоматической сварке в углекислом газе перемещение сварочной дуги осуществляется оператором. Подбор и закупка материалов происходит в зависимости от выбранного режима и метода выполнения сварочных работ.

Углекислый газ

Углекислый газ нетоксичен, без запаха, цвета и относится к группе активных газообразных веществ. Для сварочных работ используются баллоны черного цвета сроком годности 20 лет (считается с момента проведения первой аттестации), на них наносят маркировку желтого цвета с надписью «Углекислота». Объем баллона составляет 40 литров, что равно 25 кг углекислого газа. Рабочее давление в баллоне должно быть 70 кгс/см².

Жидкий металл обычно разбрызгивается при сварочных работах, чему способствует наличие водяных паров. Для снижения количества брызг и удаления избытка влаги применяют специальные осушители. Они изготовлены из купороса, силикагеля или алюминия. Чтобы сварочные работы были качественными, требуется углекислота концентрацией 98 %. Если сварка требуется на ответственных участках, то применяют 99%-й газ.

Сварочная проволока

Сварочная проволока применяется для работ под флюсом. Для соединения металлических деталей в среде углекислого газа также необходимы электроды. Для выбора подходящего электрода нужно соотнести тип аппарата и толщину стыкуемых заготовок. Чтобы провести сварку в углекислом газе, требуются электроды с повышенным содержанием марганца и кремния. При покупке расходников надо обращать внимание на их качество – электрод для сварки в углекислом газе должен быть без следов коррозии и окалины и иметь чистую поверхность.

Читайте также: «Термическая сварка»

Посторонние включения в электроде могут ослабить шов из-за возникновения пористых структур. Также разбрызгиванию жидкого металла способствует применение электродов с примесями. Для того чтобы очистить электроды от примесей, их протравливают в 20%-м растворе серной кислоты, а затем прокаливают в печи.

Основное оборудование

Для проведения сварочных работ необходимы следующие аппараты и комплектующие:

• Сварочный аппарат.
• Инвертор или трансформатор в качестве источника переменного тока.
• Кислородный редуктор.
• Газовый баллон.
• Газовая горелка.
• Устройство, которое подает газ, с установленным газовым клапаном.
• Осушитель или подогреватель (приспособление, которое соединяет горелку с баллоном).
• Дюритовые шланги.
• Комплект кабелей.
• Электроды и сварочная проволока.
• Держатели и зажимы электрода.
• Средства индивидуальной защиты сварщика (сварочная маска или защитный лицевой щиток, перчатки).

Читайте также: «Длина сварного шва»

Не забывайте, что своевременная проверка исправности оборудования и подготовка нужных расходных материалов способствует качественному выполнению сварочных работ.

Подготовка к сварке в углекислом газе

Для получения шва высокого качества требуется провести настройку оборудования и подготовить спаиваемые части. Их необходимо очистить от окислений, лакокрасочных покрытий и ржавчины. Для очистки хорошо подходит абразивный камень, пескоструйная обработка или наждачная бумага. Если не провести своевременно очистные работы, то посторонние примести и окислы во время сварки приведут к разбрызгиванию электрода. Качество шва в этом случае будет низким.

Также перед началом сварочных работ полуавтоматом в среде СО2 нужно в обязательном порядке настроить оборудование и исключить утечку газа из системы. Существует строгая схема подключения составляющих деталей, которой необходимо следовать. Настройка полуавтомата производится после его включения в электрическую сеть. Скорость горения сварочной дуги определяет выбор скорости подачи электрода, а сила тока зависит от толщины металла.

Перед тем как приступить к полуавтоматической сварке в углекислом газе, необходимо изучить правила техники безопасности. Использование специальных средств индивидуальной защиты является обязательным условием в работе сварщика.

ВНИМАНИЕ: нарушение правил техники безопасности может привести к ожогам, различного рода травмам или поражению электричеством!

Режимы и техника сварки в углекислом газе

При проведении сварки в среде углекислого газа нужно обратить внимание на следующие немаловажные детали:

1. Регулировка силы тока производится в зависимости от напряжения электрической дуги, толщины свариваемых материалов и от скорости подачи в зону сваривания присадочной проволоки.
2. Проведение сварки металлов осуществляется на постоянном токе при обратной полярности (плюс подключается к электроду, а минус к заготовке, в случае с полуавтоматами – к присадочной проволоке).
3. Выбор оптимального напряжения дуги. Значение этого показателя влияет на размеры сварного шва (чем больше напряжение, тем больше ширина шва в процессе сварки).

Также большую роль играет вылет проволоки. Если вылет проволоки большой, сварочная дуга дестабилизируется. При небольшом вылете сварщик плохо видит зону дуговой сварки в углекислом газе, а также сам процесс соединения.

Таким образом, можно сделать вывод, что вылет проволоки из горелки и скорость ее перемещения напрямую влияют на качество соединения деталей. При большой скорости сварка происходит прерывистыми участками. Если скорость будет небольшая, то расплавленный металл заполнит зазор между заготовками и вытечет за его пределы. Это, в свою очередь, может привести к получению прожогов и к необходимости доработки стыка в дальнейшем.

Проведение работ полуавтоматической сваркой в углекислом газе не относится к сложным и не требует особых манипуляций с горелкой. Прежде чем приступить к сварочным работам, нужно убедиться в подаче на горелку углекислого газа из баллона. Для этого вы можете открыть вентиль на редукторе и подставить ладонь под горелку. Наличие небольшого ветерка будет означать нормальную работу системы подачи.

Читайте также: «Электродуговая сварка»

Манометр на редукторе показывает давление углекислоты в баллоне, оно должно быть 60-70 кгс/см². Второй показатель, на который необходимо обратить внимание, это давление газа в горелке. Его замеряет второй манометр, который находится на редукторе баллона, и значение должно составлять 2,0 кгс/см². Но этот показатель относительный, так как сварка может проводиться в разных условиях. При работе на сквозняках и открытой площадке давление на горелке увеличивают, и расход углекислоты становится больше.

Перед тем как приступить к сварке проволокой в углекислом газе, ее необходимо больше выпустить из горелки. Так ей будет легче дотронуться до свариваемого металла. Сварщик устанавливает конец проволоки на поверхность металлической заготовки и нажимает кнопку «пуск». После поджига дуги проволока убирается до нужного размера, вентиль на редукторе баллона с углекислым газом открывается, тем самым обеспечивая подачу углекислоты в зону сварки.

Расположение горелки должно быть по отношению к свариваемой поверхности заготовок под углом 60-70°. Сварщик в процессе своей работы может перемещать горелку в любом направлении, главное, чтобы было удобно отслеживать и контролировать сварочную операцию.

Читайте также: «Прямая и обратная полярность при сварке: как правильно выбирать»

Существуют различия направления сварки и угла наклона проволоки. При сварочных работах слева направо рекомендуется держать горелку углом назад. В этом случае ширина шва заметно становится меньше, а глубина сваривания резко увеличивается. Если, наоборот, горелку ведут справа налево, то вперед углом. При таком способе ширина шва увеличивается, а глубина проварки становится меньше. Этот вариант оптимален для сварочных работ с тонкостенными металлическими деталями.

После окончания работы подачу защитного газа не прекращают. Первым делом останавливают привод присадочной проволоки, отключают питание, углекислоту перекрывают в последнюю очередь. Важно, чтобы расплавленный металл в сварочной ванне остывал постепенно, для этого нужно поддержать температурный режим, пока температура не понизится. После того как произойдет кристаллизация сварочного шва, необходимо сбить появившуюся на поверхности шлаковую пленку.

Повышение производительности сварки в углекислом газе

Прием увеличения силы сварочного тока

Сварка в среде углекислого газа производится при повышенной величине сварочного тока на форсированных режимах. Сила тока увеличивается пропорционально диаметру проволоки, но это допускается исключительно для сварки швов в нижнем положении. Например, если диаметр проволоки 1,2 мм, сила тока составит 350-380 А, а если диаметр 1,4 мм, то ток будет 400-450 А.

Если сварочные работы выполняются на потолочных и вертикальных швах, то допустимо увеличивать силу тока только при повышении скорости кристаллизации сварочной ванны. Ее можно повысить сообщением колебательных движений сварочной проволоки поперек и вдоль шва и периодическим отключением подачи проволоки. При этом дуга будет угасать, давая возможность металлу частично кристаллизоваться к моменту следующего зажигания.

Сварка с увеличением вылета сварочной проволоки

Если при сварочных работах используется тонкая проволока, то такой способ увеличения производительности будет эффективным. Подача проволоки в зону сварки происходит в нагретом до высокой температуры состоянии, что увеличивает скорость плавления и объем расплавленного метала.

Читайте также: «Электродуговая сварка»

Объем наплавленного металла возрастает на 30-40 % при увеличении длины вылета проволоки. При этом глубина проплавления основного металла немного снижается. Для избежания самопроизвольного движения сварочной проволоки при большом вылете необходимо применять наконечники из керамических или фарфоровых трубок.

Импульсно-дуговая сварка в CO2

Объем сварки угловых швов занимает значительную часть (около 80 %) в различных металлоконструкциях. Половина из них выполняется в вертикальном или наклонном положении (не менее 15 % относительно нижнего). Для обеспечения качественной и усиленной проварки корня шва работы зачатую выполняются «на подъем». При таком подходе усиление вертикальных швов от общего сечения шва может достигать 25 %.

Усиление шва рекомендуется делать минимальным, потому что оно не сказывается на увеличении его прочности и не способствует повышению работоспособности конструкции. Использование дуговой сварки в углекислом газе уменьшает усиление шва или совсем убирает его.

Читайте также: «Длина сварного шва»

Равномерный провар по всей длине шва на металлических заготовках толщиной до 12 мм и тавровых соединениях можно получить при горении дуги и переносе электродного материала. Эти особенности позволяют выполнить автоматическую и полуавтоматическую сварку наклонных и вертикальных швов. При использовании такого приема получается сварной шов нормальной или немного вогнутой формы, а его сечение будет меньше на 25-30 %. Такой подход увеличит скорость сварочных работ практически в 3 раза и сократит затраты на электроэнергию.

При оптимальном выборе способа сварки в углекислом газе, аппарата с нужными параметрами можно ожидать, что соединение деталей будет выполнено качественно. Технология позволяет получить ровный и прочный шов, защищенный от коррозии.