Зачем углекислота при сварке полуавтоматом

Чтобы процесс соединения деталей в единое целое не составлял труда и все получалось с первого раза, перед практическими работами нужно разобраться в теории, как производится сварка полуавтоматом в среде углекислого газа для начинающих. Рассмотрим основные аспекты и сущность данного метода.

Понятие сварки полуавтоматом в среде СО2

Принцип действия для полуавтоматической сварки в режиме углекислоты очень схож с методом газовой сварки с газом и без. То есть, варить можно двумя способами – использую защитный газ или нет. Подробнее прочесть про этот метод можно здесь.

Сущность рассматриваемого способа заключается в элементарной химии. В сварочную зону под давлением подается углекислый газ (СО2). Сварочная дуга обеспечивает высокую температуру, за счет чего происходит реакция разложения и газ распадается на кислород (О2) и угарный газ (2СО). Процесс распада происходит по формуле:

В результате этой реакции сварочная ванна защищена тремя газами – начальным углекислым газом и конечными продуктами реакции – кислородом и угарным газом

Углекислый газ имеет свойство к окислению с железом и углеродом, находящимся в металле. Чтобы защитить металл изделия от этого процесса, рекомендуется для сварочного аппарата применять проволоку с повышенным уровнем марганца и кремния. Эти компоненты химически активнее, чем железо, поэтому сначала окисляются они, тем самым принимая на себя «удар» и защищают изделие. Пока в сварочной зоне присутствуют эти два элемента, железо и углерод не будут окисляться. Отходы, то есть оксиды марганца и кремния, которые образуются при воздействии высокой температуры и окислительной реакции представляют собой легкоплавкое соединение, которое всплывает на поверхность сварочной ванны и кристаллизируется в виде шлака. Этот компонент никак не влияет на качество шва.

Для сварки в среде углекислого газа одного стандартного баллона на 25 кг углекислоты хватает на 15 сварочных часов. С учетом реакции из одного килограмма получается почти 500 литров готового газа. При полноценной работе затраты в среднем считаются от 10 до 50 литров в минуту. Но расход зависит от многих факторов – давления, типа сварки, типа шва, применяемого аппарата, погодных условий и так далее.

Такой метод называется сварка tig, то есть, это работы это соединение металлов с помощью электродов в среде защитного газа. Электрод может быть вольфрамовым или графитовым.

Особенности и режимы данного вида соединений

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа отлично подходит для новичков. Основной особенностью данного метода является применение обратной полярности постоянного тока. Это позволяет удерживать дугу. Если же наоборот, применить прямую полярность, то увеличивается риск потери дуги, что негативно отразится на качестве спаивания.

Работая на обратной полярности, можно избежать разбрызгивания электрода. Если же нужно наплавить металл, тогда лучше применить прямую, так и КПД будет в 1,5-почти 2 раза выше.

Режимы сварки, которые выставляются в настройках аппарата, зависят от многих факторов. Рассмотрим таблицу, где подробно расписаны возможные варианты настроек, отталкиваясь от толщины металла, из которого сделаны заготовки для сваривания.

Изучая данные из таблицы, можно заметить, что напряжение дуги напрямую зависит от диаметра проволоки и от толщины металла. При усилении сварочного тока будет усиливаться глубина провара, что необходимо при работе с толстыми металлами. Отталкиваясь от горения дуги, нужно настраивать скорость подачи электродной проволоки, чтобы не терять качество шва.

Характеристика углекислотной сварки

Углекислый газ не имеет никакого вкуса и запаха, также он является бесцветным. В умеренных количествах он не составляет опасности для здоровья и жизни человека, не взрывоопасен. Его плотность 1,98кг/м3, что говорит о том, что он намного тяжелее воздуха (с плотностью 1,2 кг/м3).

В продажу он поступает в железных баллонах по 10, 20 или 40 литров в жидком состоянии и под давлением. Перед сварочным процессом необходимо установить баллон на некоторое время вертикальное положение, чтобы вся влага, которая там есть стекла. После этого газ подается в сварочную зону. Установленный редуктор с регулятором контролирует давление и подачу газа.

Важно: перед приобретением баллона важно уточнить возможность дозаправки.

Сварка в углекислом газе может производиться несколькими видами оборудования для сварки:

1. Выпрямитель это такой полуавтомат для сварки, внутри которого ток преобразуется из переменного в постоянный. Они применяются для любых видов дуговой сварки полуавтоматом с применением разных электродов и для соединения различных металлов, кроме алюминия.

2. Инвертор – это источник питания для сварочной дуги. Это аппарат, который может преобразовывать электроэнергию из сети 220В в постоянный ток для создания и удержания дуги. Подробнее ознакомиться с принципом действия и преимуществами инвертора можно здесь.

Технология сварки СО2

Когда все готово и настроено для полуавтоматической сварки в газовой среде, можно приступать. Для начала необходимо подготовить металлические детали, которые подлежат спаиванию. Залог качественного шва – это предварительная подготовка. Чтобы материал идеально сплавился, нужно заготовки очистить от масла, грязи и остатков лакокрасочных изделий. Это можно сделать металлической щеткой или наждачной бумагой. После этого детали устанавливаются в то положение, при котором будет происходить их соединение. Первый шов лучше всего производить на малой силе токе, чтобы посмотреть, как будет себя вести заготовка. Если сразу дать большой ток, то есть риск трещин и деформации деталей.

Полуавтоматическую сварку в газовой среде можно выполнять следующими методиками:

• углом вперед (справа налево) используется для тонколистового металла;
• углом назад (слева направо) обеспечивает глубокий провар, но шов при этом не будет широким.

Когда шов полностью готов, нельзя сразу отключать подачу газа, так как это чревато окислением. Сначала останавливается подача проводной проволоки, потом подача тока, а затем уже подача газа. Как раз за это время шов успевает кристаллизоваться. По завершению работы нужно сбить шлак со шва.

Преимущества и недостатки сварки в среде СО2

Сварка тиг углекислым газом широко применяется как в домашних условиях, так и в различных производственных отраслях. Это не удивительно, ведь данный вид соединений имеет ряд преимуществ:

• есть возможность соединять тонколистовой металл;
• можно сваривать разные типы металлов, с разными характеристиками и температурой плавления;
• электрическая дуга отличается высокой стабильностью;
• сварная ванна находится под надежной защитой от окисления и воздействия негативных факторов внешней среды;
• шов в результате получается очень качественным;
• технология полуавтоматической сварки в среде углекислого газа считается самой безопасной, в сравнении с другими тиг методами;
• экономичность и доступность. Это показатель связан с тем, что 2 приобрести намного проще, чем смеси других газов, применяемых для защиты во время tig сварки.

Кроме преимуществ, можно и отметить несколько недостатков:

• по качеству углекислота немного уступает другим смесям;
• аппарат немного сложнее и дольше чистить, чем после гелий, аргона или азота;
• затраты на материалы постоянно возрастают.

Использование углекислоты для сварки полуавтоматом получило широкое распространение как среди начинающих сварщиков, так и среди профессионалов. Такой газ для сварки (имеет маркировку co2) защищает сварочный шов от негативного воздействия атмосферы, улучшает качество работ и увеличивает производительность труда. В этой статье мы расскажем все о сварке в среде углекислого газа.

• Суть сварки в углекислоте
• Преимущества дуговой сварки в углекислом газе
• Применяемые материалы при сварке в углекислоте

• Сварочная проволока
• Углекислый газ

Вместо заключения

Суть сварки в углекислоте

Углекислотный газ частично распадается на углерод и кислород, находясь под воздействием большой температуры. Впоследствии формируется смесь из нескольких газов одновременно: кислорода, углерода и углекислого газа. В совокупности эти газы защищают сварочную зону от негативного влияния окружающей среды, ведь в сварочном цеху или в гараже практически невозможно установить идеальные условия для сварки. Кроме того, смесь трах газов взаимодействует c железом, что также улучшает качество готового шва.

Углекислый газ обладает свойством сильного окисления металла, что может привести к потере качества работы. Чтобы устранить окислительные процессы в сварочную проволоку в избыточном количестве вводят кремний и марганец, их оксиды высвобождаются во время сварки и благодаря своим свойствам подавляют окислительные процессы. Они вступают в реакцию друг с другом, а не растворяются в сварочной ванне, тем самым формируется надежное соединение, не подверженное окислению.

Для сварки в углекислоте используется сварочный полуавтомат. Режим работы полуавтомата выбирается исходя из толщины металла. Ниже вы можете видеть таблицу с рекомендуемыми параметрами для сварки тонких металлов.

Преимущества дуговой сварки в углекислом газе

Мы будем сравнивать дуговую сварку в углекислоте со сваркой под флюсом, поскольку два этих метода часто обсуждают в попытке выяснить, что лучше. Перечислим основные преимущества сварки в углекислом газе:

• Мастер может беспрепятственно наблюдать за процессом сварки и следить за дугой, поскольку нет флюса, закрывающего обзор.
• Нет необходимости использовать дополнительное оборудование для подачи и удаления флюса с поверхности металла, что выгодно экономически.
• Не нужно очищать металл от шлака и остатков флюса. Это преимущество особенно важно, если планируется многослойная сварка деталей.
• Производительность труда повышается в несколько раз за счет равномерной подачи тепла от сварочной дуги. Скорость работы до 3 раз быстрее, чем ручная сварка электродами или сварка под флюсом.
• Качество швов значительно выше, даже если вы начинающий сварщик.
• Можно проводить работы в любом положении. Сварщику доступна возможность выполнить и горизонтальный, и вертикальный шов, а также соединения под углом или на весу, не используя при этом стальную подкладку.
• Углекислый газ стоит дешево и его перерасход незначительно скажется на стоимости работ.
• Можно сваривать тонкий металл без страха ухудшить качество сварного шва.
• Наплавка при сварке полуавтоматом в углекислом газе лучше, чем при сварке под флюсом.

Но и это еще не все. Одним из главных преимуществ такого метода сварки является его экономичность. Она достигается как за счет низкой цены на газ, так и за счет увеличения скорости работы. Если измерять стоимость работ, руководствуясь количеством металла, необходимого для наплавки, то при сварке в углекислом газу килограмм металла обходится в два раза дешевле, чем при сварке под флюсом или при ручной сварке.

Сварочный процесс с углекислотой широко используется не только гаражными умельцами, но и в промышленных целях. Этот метод сварки незаменим в машино- и судостроении, при сварке магистральных отопительных и водопроводных систем, при выполнении сложного монтажа металлических конструкций в труднодоступном месте, при производстве изделий из легированной стали, и металлов, устойчивых к теплу, при оперативном ремонте и наплавке.

Как видите, этот метод сварки не зря настолько распространен. Он обладает множеством преимуществ и позволяет существенно улучшить качество сварочных работ. Теперь подробнее разберем материалы, необходимые для углекислой сварки.

Применяемые материалы при сварке в углекислоте

Сварочная проволока

В этом методе сварки в качестве электрода используют специальную сварочную проволоку, которая подбирается в соответствии с металлом, который необходимо сварить. Диаметр варьируется от о.5 до 3 мм, тем толще металл, тем соответственно больше диаметр проволоки. Также учитывайте мощность и количество дополнительных настроек у вашего полуавтомата. Мы рекомендуем использовать медную проволоку, поскольку она всегда дает отличный результат.

Соблюдайте правила хранения проволоки. После вскрытия упаковки она не должна иметь пятен или иных загрязнений, исключено наличие ржавчины или любой другой коррозии. Если ваша проволока не соответствует этим требованиям, то ее нельзя использовать в работе, поскольку увеличивается вероятность разбрызгивания металла при сварке и в целом ухудшается качество получаемого шва.

Опытные сварщики вымачивают проволоку в серной кислоте, а затем несколько часов прокаливают в печи. Эта процедура улучшает качество получаемого впоследствии сварного шва.

Углекислый газ

Самый главный компонент. Газ для сварки не имеет цвета и не наносит вреда здоровью. Углекислоту для сварки хранят и перемещают в специальных баллонах с заданным давлением. В большинстве случаев баллоны можно отличить по характерному черному цвету и подписи «Углекислота», но бывают и исключения. Качественный газ с углекислотой, применяемый для сварки полуавтоматом, должен на 98% состоять из диоксида углерода. Этого достаточно для выполнения большинства работ. Но если необходимо сварить особо важные металлические конструкции, то лучше приобретать баллон с содержанием 99%. Также важно, чтобы в баллоне не было излишней влаги. Если углекислота для сварки содержит влагу, то наплавка теряет пластичность, а шов приобретает пористую текстуру и его характеристики ухудшаются.

Если газ не сухой, то мы рекомендуем поставить баллон вертикально на 20-30 минут, чего будет достаточно для того, чтобы лишняя влага осела на дно. В баллоне могут также содержаться примеси азота, которые негативно влияют на качество работ. Выпустите немного газа из баллона, прежде чем приступать к работе, так лишние примеси уйдут в атмосферу и не будут препятствовать хорошему результату.

Вместо заключения

Сварка с использованием углекислого газа — это крайне полезный навык, расширяющий ваши профессиональные умения. С помощью такого вида сварки можно улучшить качество своей работы и повысить производительность труда. При этом себестоимость таких работ будет достаточно экономной за счет низкой цены на газ. Конечно, у начинающих сварщиком может быть перерасход газа, пока они не «набьют руку», но с опытом придет полное понимание сути сварки в углекислоте, а значит и осознание, как можно сократить расход комплектующих.

Для полноценной работы вам понадобится лишь полуавтомат, сварочная проволока и баллон углекислого газа, а также терпение и минимальные навыки сварки. Не полагайтесь в своей работе только на учебные таблицы, экспериментируйте и получайте свой опыт. Благодаря этому вы сможете интуитивно подбирать правильный режим работы аппарата в зависимости от ситуации, а этот навык очень важен, если вы хотите стать профессионалом. Обязательно испробуйте этот метод, соблюдая технику безопасности. Опытные мастера могут поделиться своим опытом в комментариях, чтобы помочь новичкам. Желаем удачи!

Углекислота для сварки металлов широко используется в качестве защитного газа. Он подается через специальное сопло в горелке полуавтоматического аппарата и надежно защищает сварочную зону от кислорода и азота воздуха, а также от водяных паров.

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

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 -78 о С 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Работа

Перед началом сварки проводятся обязательные подготовительные работы. в них входят следующие операции:

• зачистка зоны шва от механических загрязнений, остатков старых лакокрасочных покрытий, следов коррозии и т.п.;
• обезжиривание поверхности с использованием органических растворителей, кислот или щелочей;
• пробный шов для окончательного уточнения величины рабочего тока, особенно при соединении заготовок малой толщины.

Сварочный полуавтомат с углекислотой размещают так, чтобы шланг не мешал движениям сварщика.

Сварку полуавтоматом-инвертором в среде СО₂ выполняют двумя методами, различающимися углом наклона относительно направления движения руки:

• углом вперед, применяется для сварки листовых заготовок малой толщины;
• углом назад, дает возможность глубокого провара на деталях средней и большой толщины, ширина шва при этом получается меньше.

После того, как шов заварен до конца, требуется сохранять подачу газа до остывания сварочной зоны. Это предотвратит окисление нагретого металла. Сначала следит прервать подачу сварочной проволоки, потом- отключить ток и только потом- газ. Ха этот промежуток времени шов остынет.

Далее следует зачистить зону шва от шлака и окалины

Полуавтоматическая сварка в атмосфере углекислоты позволяет обеспечит высокое качество и приемлемую себестоимость сварного соединения. Расход СО₂ зависит от параметров детали и условий работы и составляет от 3 до 60 л/час. При работе необходимо соблюдать правила техники безопасности.