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:
- Чугун
- Низко- и среднеуглеродистая сталь
- 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.
Что из себя представляет углекислый газ
Возможность использования углекислого газа в качестве защитной среды обусловлена повышенной плотностью диоксида углерода. Углекислота в 1,5 раза тяжелее атмосферного воздуха. Это свойство позволяет углекислому газу легко вытеснять из зоны плавки металла воздух, наличие которого приводит к появлению серьезных дефектов сварочного шва.
Углекислый газ имеет формулу СО2. Как понятно, в соединении присутствует кислород, что делает реакцию при плавке металла окислительной. Чтобы не допустить окисления расплавленного металла, в сварочную проволоку вводят марганец (Mn) и кремний (Si).
Вспомогательные присадки первыми вступают в реакцию с кислородом. До расплавленного металла кислород попросту не доходит.
Для сварки классической углеродистой стали используется проволока с увеличенной концентрацией присадок. Для получения качественного сварочного шва очень важно правильно подобрать проволоку.
Главным преимуществом углекислого газа является доступная цена. Углекислоту получают при взаимодействии карбоната кальция со многими кислотами. Углекислота появляется в виде летучего соединения, которое собирается и сжимается давлением. На выходе получается сжиженный углекислый газ.
Углекислота хранится в баллонах 40-50 (л) под давлением 60 (атм). Баллоны с СО2 окрашиваются в черный цвет. Для надписи «углекислота» используется желтый окрас.
Как работать со сваркой в углекислоте.
Технология углекислотной сварки
Углекислота является активным (окислительным) газом. По этой причине сварочный аппарат следует перевести в режим MAG. Для сварки в углекислом газе используется постоянный ток с обратной полярностью.
Если использовать для сварки углекислотой прямую полярность, то шовное соединение будет дефектным.
Использование углекислоты допускает применение постоянного тока с прямой полярность, но при условии, что будет осуществляться не сварка, а наплавление металла.
В некоторых случаях допускается использование при сварке углекислотой переменного тока. Но для реализации этой возможности в сварочном аппарате должен быть предусмотрен стабилизирующий осциллятор.
Что потребуется для углекислотной сварки.
Конструкция аппарата для сварки углекислотой
Для сварки вручную используется полуавтоматический сварочный аппарат для работы в среде защитных газов. В состав углекислотной сварочной установки входят:
- Сварочный полуавтомат
- Сварочная горелка
- Баллон со сжиженной углекислотой
- Соединительные шланги
- Транспортировочная тележка
Если сварочный пост стационарный, то комплект может не оснащаться тележкой.
- Сварочный полуавтомат отличается от простых сварочных аппаратов наличием механизма подачи проволоки. Полуавтомат – это тот же компактный и легкий инвертор, только с наличием внутри катушки с проволокой.
Сварочная проволока выступает в роли непрерывного электрода. Проволока для сварки продается в виде смотанной катушки. Когда проволока закончится, то пустую катушку нужно просто заменить на новую смотку. При этом свободный конец проволоки следует завести в механизм протяжки.
- Сварочная горелка обеспечивает подвод проволоки и защитного газа. Как понятно, горелка имеет 2 точки подключения. Одна соединяется с баллоном углекислоты, а вторая с полуавтоматом.
В первом шланге циркулирует углекислый газ, а второй рукав служит для передачи сварочной проволоки.
При нажатии на кнопку происходит синхронная подача проволоки и углекислого газа. При контакте проволоки с металлической поверхностью возникает дуга.
- Углекислотный баллон служит для хранения запаса защитного газа.
Если сварочный пост является стационарным, то обычно используется полноразмерный баллон на 40-50 (л). Для мобильных же установок, для сварки по месту, применяют компактные баллоны СО2. Объем таких баллонов обычно составляет 20 (л).
Компактный баллон удобно транспортировать. Для этого в тележке предусматривается специальное место.
- Соединительные шланги используются для подачи на горелку углекислоты и проволок.
Рукав для подвода сварочной проволоки составляет с горелкой единую конструкцию. Длина рукава для протяжки проволоки обычно не превышает 1,5-2 метров.
Для подключения горелки к баллону с диоксидом углерода используется отдельный шланг.
Стоит обратить внимание, что при переходе углекислого газа из жидкого состояния в газообразное происходит сильное охлаждение. Температура охлаждения может достигать –72 С. Если использовать простой шланг, то он просто-напросто задубеет.
Через несколько циклов заморозки и оттаивания бюджетный простенький шланг покроется трещинами, которые постепенно перерастут в сквозные прорывы. При работе с углекислотой следует использовать специальный шланг, не подверженный заморозке.
В основе шлангов для подключения баллонов с углекислотой находится термостойкий силикон. Таким шлангам не страшны ни нагрев, ни заморозка.
• Тележка для транспортировки дает возможность без особых усилий перевозить все необходимое для углекислотной сварки за один подход.
На такой тележке предусматривается место для сварочного аппарата и баллона. Дополнительно тележка позволяет надежно фиксировать горелку, перчатки и сварочную маску.
Какие преимущества обеспечивает сварка в среде углекислого газа
- Высокое качество сварочного шва
- Большая производительность сварочных работ
- Доступность диоксида углерода
- Простота хранения баллонов СО2 и безопасность работы с углекислым газом
Углекислотная сварка позволяет добиться получения сварочного шва высокого качества. Ведь в ходе плавки металла расплав не вступает в реакцию ни с атмосферным воздухом, ни с кислородом, который высвобождается при нагреве газа.
Сварочный шов получается чистым, без шлама и прочих загрязнений.
Углекислота из баллонов является безвредной для человеческого организма. По крайней мере до той поры, пока она не будет разогрета до высокой температуры, при плавке металла.
В обычных условиях СО2 может использоваться в качестве пищевой добавки. Углекислый газ подмешивают в питьевую воду. На выходе получается классическая газировка.
Это интересно! Углекислый газ используется для газирования питьевой воды и фруктового сока с XVIII столетия.
Какие недостатки есть у сварки углекислым газом
- Возможность сварки ограниченного числа металлов и сплавов
- При расплаве металла выделяется угарный газ
- Необходимость регулярной перезаправки баллонов с СО2
Сварку в условиях углекислого газа обычно используют при работе с металлопрокатом начального или среднего типоразмера. Для сварки толстостенного металла нужны электроды увеличенного диаметра.
При сварке с углекислотой диоксид углерода нагревается до высокой температуры, что ведет к разложению газа на кислород и угарный чад. По этой причине процесс сварки с использованием CO2 должен осуществляться либо рядом с вытяжкой, либо на открытом хорошо проветриваемом пространстве.
Дополнительная информация
На многих предприятиях по сборке металлоконструкций используют не чистый углекислый газ, а смесь с использованием СО2.
Широкое распространение получили следующие смеси:
- Углекислый газ (95%) + кислород (5%)
- Углекислый газ (25%) + аргон (75%)
В первом случае, углекислота + кислород, газовая смесь обеспечивает более интенсивный расплав металла. Небольшая прибавка чистого технического кислорода заметно улучшает процесс горения.
Касательно смеси углекислоты с аргоном, сварку в среде подобного газа используют при работе с легированной сталью. Благодаря увеличенной концентрации аргона легирующие компоненты стали не вступают в реакцию ни с кислородом, ни углеродом.
Следует отметить, что в числе активных защитных газов находится не только углекислый газ. Дополнительно для сварочных работ могут использоваться: водород и гелий.
