Сварка полуавтоматом с углекислотой: особенности технологии и советы начинающим

Давайте подробно рассмотрим процесс настройки полуавтомата для сварки с использованием углекислого газа. Для изменения основных параметров данного процесса на корпусе сварочного аппарата имеется панель управления, где размещены различные элементы управления.

Выбор защитного газа для сварки полуавтоматом

Полуавтоматическая сварка, также известная как механическая сварка, зачастую осуществляется с помощью сварочной проволоки, в то время как защитный газ предохраняет как расплавленный металл, так и сварочную дугу. Газ поступает в сварочную ванну через сопло, размещенное на горелке.

• MIG — процесс, в котором применяется инертный газ, например, аргон или гелий;
• MAG — сварка с использованием активного газа, такого как углекислота.

Рассмотрим подробнее каждый из этих типов газов.

Инертные газы для сварки

Инертные газы представляют собой вещества, которые не участвуют в химических реакциях и не образуют новые соединения с расплавленными металлами. Эти газы применяются для сокращения разбрызгивания металла во время сварки и повышения качества шва. К инертным газам относятся аргон, гелий и разные их смеси.

Аргон Ar

Аргон — это тип защитного газа, который широко используется при полуавтоматической сварке. Обычно используется аргон первого сорта для сварки конструкций из алюминия или стали. Он содержит небольшие примеси азота в количестве до 0.005%-0.009% и кислорода до 0.001-0.002%.

Аргон эффективно защищает сварочную ванну, электрическую дугу и зону теплового влияния. Он тяжелее воздуха в 1.39 раза и не имеет ни запаха, ни вкуса. Этот газ не горит и не является токсичным. Тем не менее, некоторые сварщики опасаются использовать его, считая, что он может повредить здоровью.

Аргон высшего сорта используется исключительно для соединения цветных металлов, таких как титан, алюминиевые и хромоникелевые сплавы. Он содержит добавки только N2 с концентрацией от 0.0055 до 0.006% и O2 от 0.0006 до 0.0007%. Цена на него, как правило, выше, чем на первый сорт.

Гелий He

Гелий — это редкий инертный газ, который относительно редко встречается в продаже и является самым дорогим защитным газом для сварки. Его расход высок из-за его легкости: он легче воздуха. Гелий бесцветный и не имеет запаха.

Гелий поставляется в двух сортах:

• Первый сорт — с высоким уровнем чистоты до 99.985%.;
• Второй сорт — технический, с чистотой 99.8%.

Использование гелия увеличивает глубину плавления металла в 1.7 раза по сравнению со сваркой с аргоном. Это происходит благодаря высокой степени ионизации дуги, которая начинает гореть на повышенных температурах.

Гелий применяется исключительно при сварке активных и чистых сплавов, то есть без примесей. Обычно его используют в виде смеси с аргоном или углекислотой.

Как работает сварка полуавтоматом с углекислотой

Сварка с углекислотой полуавтоматом в некотором смысле аналогична газовой сварке, поскольку в обоих случаях газ из баллона подается под давлением в зону плавления металла. Однако при полуавтоматической сварке газовая смесь не горит, а создаёт защитную атмосферу, которая предотвращает контакт расплавленного металла с кислородом из окружающей среды. Тепловая энергия, необходимая для плавления кромок соединяемых деталей, генерируется в результате горения электрической дуги. Использование данного метода позволяет формировать качественные и прочные соединения.

Для предотвращения окисления углерода и железа, сам углекислый газ используется с присадочным металлом, в который добавлены марганец и кремний. Соединения этих элементов с углекислым газом образуют шлаковую корку на поверхности шва. В среднем одного баллона углекислого газа хватает на 15 часов работы.

Сварка полуавтоматом с углекислотой является относительно простой, и ее с легкостью освоит даже начинающий сварщик. Углекислый газ не имеет ни запаха, ни цвета, а в средних концентрациях он не вреден для здоровья человека и не воспламеняется от открытого огня. Плотность углекислого газа составляет 1.983 кг/м².

Электродом и одновременно присадочным материалом при полуавтоматической сварке служит металлическая проволока, которая может быть как стальной, так и алюминиевой и автоматически подается через специальный канал в зону плавления. Скорость подачи проволоки легко регулируется с помощью регуляторов, расположенных на задней панели аппарата.

Преимущества сварки полуавтоматом с углекислотой

Полуавтоматическая сварка в атмосфере углекислого газа активно используется как на промышленных предприятиях и в автосервисах, так и в домашних мастерских для соединения мелких деталей и заготовок из тонкого листового металла. Популярность этого метода сварки определяется такими преимуществами:

• возможностью соединять детали из тонкого металла;
• высокой производительностью;
• низкими затратами;
• возможностью работы с различными металлами и их сплавами;
• наличием разных режимов сварки;
• стабильностью электрической дуги;
• отсутствием контакта расплава с атмосферным кислородом;
• высоким качеством швов;
• безопасностью как для сварщика, так и для окружающих;
• возможностью многоразового использования газовых баллонов.

Специалисты отмечают, что использование полуавтомата позволяет соединять кромки с ювелирной точностью, сваривая заготовки из тонкого металла и мелкие детали.

Однако есть и недостаток: защитная газовая атмосфера чувствительна к ветру и сквознякам.

Эта сварочная методика называется полуавтоматической, так как сварщик выполняет все действия, кроме автоматической подачи сварочной проволоки в зону плавления. В отличие от этого, при автоматической сварке все процессы полностью автоматизированы, что делает этот метод идеальным для крупных промышленных производств, занимающихся серийным выпуском изделий.

Преимущества дуговой сварки в углекислом газе

Мы сравним дуговую сварку в атмосфере углекислого газа с сваркой под флюсом, так как эти два процесса часто обсуждаются для определения их преимуществ. Вот основные преимущества сварки в углекислом газе:

• Сварщик может легко контролировать процесс сварки и следить за дугой, потому что нет флюса, который закрывает обзор.
• Отсутствует необходимость в использовании дополнительного оборудования для подачи и очистки флюса с поверхности металла, что выгодно с точки зрения экономики.
• Не требуется очищать металл от шлака и остатков флюса. Это особенно важно, если предусмотрена многослойная сварка деталей.
• Производительность труда увеличивается в несколько раз из-за равномерной подачи тепла от сварочной дуги. Скорость работы может быть до трех раз выше, чем при ручной сварке электродами или при сварке под флюсом.
• Качество швов значительно выше, даже если сварщик является абсолютным новичком.
• Можно выполнять сварочные работы в любом положении. Сварщик может формировать как горизонтальные, так и вертикальные швы, а также осуществлять соединения под углом или в воздухе без использования стальной подкладки.
• Углекислый газ является дешевым и его перерасход не окажет значительного влияния на стоимость работ.
• Можно сваривать тонкие металлы, не опасаясь ухудшения качества сварного шва.
• Качество наплавки при использовании полуавтомата в углекислом газе лучше, чем при сварке под флюсом.

Кроме того, одним из главных аргументов в пользу этого метода сварки является его экономическая эффективность. Это достигается как благодаря низкой цене самого газа, так и за счет увеличения скорости работы. Если измерять стоимость работ, исходя из необходимого количества металла для наплавки, то при сварке в углекислом газе килограмм металла обходится вдвое дешевле, чем при сварке под флюсом или при ручной сварке.

Сварочный процесс с применением углекислоты активно используется не только в гаражах мастеров, но и в промышленных масштабах. Этот метод сварки незаменим в машино- и судостроении, при сварке магистральных отопительных и водопроводных систем, при сложном монтаже металлических конструкций в труднодоступных местах, при производстве изделий из легированных сталей и металлов, устойчивых к высокой температуре, а также при оперативном ремонте и наплавке.

Таким образом, метод сварки с использованием углекислоты оправдывает свою популярность благодаря множеству преимуществ, которые позволяют значительно улучшить качество сварочных работ. Теперь давайте подробнее разберем материалы, которые необходимы для сварки в атмосфере углекислоты.

Применяемые материалы при сварке в углекислоте

Сварочная проволока

В этом методе сварки в качестве электрода используется специальная сварочная проволока, которая подбирается в зависимости от типа металла, который нужно сварить. Диаметр проволоки варьируется от 0.5 до 3 мм — чем толще металл, тем больше должен быть диаметр проволоки. Также учитывайте мощность аппарата и количество дополнительных параметров, доступных вашему полуавтомату. Рекомендуется использовать медную проволоку, так как она обеспечивает отличный результат.

Важно соблюдать правила хранения проволоки. После вскрытия упаковки проволока не должна иметь пятен или каких-либо загрязнений, ржавчина или другие виды коррозии недопустимы. Если ваша проволока не удовлетворяет этим требованиям, использовать её для сварки нежелательно, поскольку это может привести к увеличению разбрызгивания металла и ухудшению качества шва.

Опытные сварщики рекомендуют вымачивать сварочную проволоку в растворе серной кислоты, а затем прокаливать в печи в течение нескольких часов. Эта процедура способствует улучшению качества сварного шва, который получится впоследствии.

Углекислый газ

Углекислый газ является основным компонентом при сварке. Он не имеет цвета и не вреден для здравоохранения. Углекислота для сварки должна храниться и перевозиться в специальных баллонах, рассчитанных на определенное давление. Обычно такие баллоны имеют характерный черный цвет и надпись «Углекислота», однако возможны и исключения. Качественный углекислый газ, используемый для сварки полуавтоматом, должен содержать 98% диоксида углерода, что достаточно для выполнения большинства работ. Если сварка касается критически важных металлических конструкций, рекомендуется использовать газ с содержанием 99% диоксида углерода. Также важно, чтобы в газе не было излишней влаги. Наличие влаги в углекислом газе влияет на пластичность наплавки, а швы могут становиться пористыми и ухудшаться по качеству.

Если углекислый газ не очищен от влаги, рекомендуется оставить баллон в вертикальном положении на 20-30 минут, чтобы излишки влаги осели на дно. Также в газе могут содержаться примеси азота, что тоже неблагоприятно сказывается на качестве сварочных работ. Перед началом работы стоит выпустить немного газа из баллона, поскольку лишние примеси выйдут в атмосферу, что повысит шансы на хороший результат.

Дополнительные сварочные газы

1. Кислород. Смешивается с аргоном и углекислотой в концентрации до 10%. Введение кислорода в смесь способствует стабильности дуги, ускоряет окислительные процессы и повышает температуру горения. В результате швы получаются неглубокими и широкими.
2. Водород. Добавляется в аргон в объемах не более 10%. Улучшает теплопроводность и помогает в удалении окислов. Особенно актуален при сварке высоколегированной (аустенитной) нержавеющей стали. Образует широкий шов.
3. Азот. Используется в качестве защитной среды для сварки меди. Чаще применяют для работы с двухфазной нержавеющей сталью, что повышает коррозионную стойкость шва.

Сварочные газовые смеси предоставляют дополнительные технологические преимущества. Их использование значительно повышает стабильность дуги и улучшает характеристики шва, усиливая защиту сварочной вант.

Расход сварочных газов

Точно рассчитать необходимый расход газа при сварке конкретного изделия крайне сложно, так как это зависит от множества факторов. Существует несколько методов для примерного расчета.

Наиболее часто при сварке полуавтоматом используется следующая формула: N = , где N — это коэффициент расхода газа на 1 кг проволоки. Также есть другая формула для приблизительного расчета расхода сварочной смеси газов: Р = , где Р — удельное значение расхода газовой смеси, а Т — время работы.

Удельный расход зависит от выбранной силы тока и диаметра присадочной проволоки. Например, можно привести таблицу расхода сварочной смеси из аргона и углекислоты:

Диаметр Проволоки (мм)

Сила Тока (А)

Расход Смеси Ar+CO₂ (л/мин)

В каких видах сварки применяются защитные газы

Защитные газы используются в двух основном видах сварки.

Существует два типа защитных газов при сварке: инертные и активные. Иногда практикуется их смешивание или комбинирование нескольких инертных газов вместе, что может образовывать тройные смеси.

Инертные

Инертные газы относятся к VIII группе периодической таблицы элементов Д. Менделеева. Они нейтральны к большинству других химических веществ и не реагируют с расплавленным металлом, что исключает его бурление в сварочной ванне. Это объясняется тем, что молекулы инертных газов насыщены электронами, что позволяет им отталкивать молекулы других веществ и не взаимодействовать с ними.

Инертные газы обозначаются в названии сварки буквой «I», что обозначает Inert. Они встречаются в аббревиатурах MIG (Metal Inert Gas) и TIG (Tungsten Inert Gas). Примеры инертных газов включают аргон и гелий.

Активные

Активные газы способны взаимодействовать с расплавленным металлом, изолируя его от внешней среды и могут растворяться в сварочной ванне. Они подразделяются на окислительные (например, углекислый газ), восстановительные (водород) и газы с выборочной активностью (некоторые газы действуют только на определенные металлы, оставаясь при этом нейтральными к другим). Например, азот активен только для алюминия и черных сталей.

Смешанные

Некоторые активные и инертные газы смешиваются для улучшения защиты сварочной ванны и упрощения наложения шва. Такие смеси обозначаются как MIX и отразоают преимущества в процессе сварки.

Один из самых распространенных примеров смеси — это 80% аргона и 20% углекислоты, используемой для полуавтоматической сварки черных металлов. Другие смеси могут состоять только из инертных газов, например, смеси аргона и гелия (40/60% или 35/65%), что обеспечивает еще лучшую защиту сварочной ванны и способствует усилению тепловложений в зоне сварки.

Какой конкретно газ выбирать для сварки и резки

Разберем распространенные защитные сварочные газы, их характеристики и применение, чтобы упростить выбор для конкретной задачи.

Аргон (Ar)

Аргон — это инертный газ, который не взаимодействует ни с каким металлом. Он бесцветный и не имеет запаха. Газ поставляется в серых баллонах с зеленой маркировкой. Он применяется в аргонодуговой и полуавтоматической сварке легированных сталей, тугоплавких металлов, а также при сварке алюминия и меди. Как смешанный газ, аргон подходит для сварки углеродистых и малоуглеродистых сталей. Поскольку аргон тяжелее воздуха на 38%, он эффективно вытесняет его из сварочной вены, обеспечивая надежную защиту.

Углекислый газ (СО2)

Углекислый газ является активным газом, который не имеет цвета и запаха, однако имеет кислый вкус. Этот газ не ядовит и легко растворяется в воде, взаимодействуя с кислородом. Поставляется он в черных баллонах с желтой надписью. Углекислый газ используется при полуавтоматической сварке MAG. Он привлекает внимание низкой ценой, но может приводить к повышенному разбрызгиванию металла и менее стабильной электрической дуге. При сварке с помощью углекислоты часто можно услышать характерный треск.

Часто углекислота применяется для кузовных работ, холодной посадки деталей автомобилей и других задач. Хорошее качество шва обеспечивается использованием углекислоты первого сорта, которая не содержит азотной кислоты, спиртов, эфиров или аммиака. Разрешается использовать пищевую углекислоту или газ второго сорта, но из-за увеличенного содержания водяных паров снижаются пластические свойства стали, что может привести к повышенной пористости шва. Для соединения низколегированных и малоуглеродистых сталей можно подключать баллоны со смесью 30% кислорода и 70% углекислоты, однако это увеличивает окислительные процессы.

Гелий (He)

Гелий — это инертный газ, который поставляется в коричневых баллонах с белой надписью. Чистый гелий легче воздуха, поэтому для полноценной защиты сварочной ванны требуется значительное количество этого газа. Однако гелий способствует лучшему проплавлению за счет повышенного тепловложения. Он используется при сварке толстых легированных сталей и химически активных металлов. Тем не менее, чистый гелий имеет высокую стоимость и применяется в основном на специализированных производствах. Чаще происходит использование смеси гелия с аргоном в соотношении 60/40%.

Азот

Азот — это газ без запаха и цвета. Он не горит и не способствует горению. Поставляется в черных баллонах с желтой надписью. По ГОСТу 9293-59 существует четыре сорта с содержанием от 96 до 99.5% азота, остальное — кислород. Газ подходит для сварки меди.

Кислород

Кислород — это активный, бесцветный газ, который не горюч и не поддерживает горение. Он поставляется в синих баллонах с черной надписью. В чистом виде кислород используется только в газопламенной резке и газовой сварке, так как активно поддерживает процесс горения.

Для электросварки кислород подается как смесь с углекислотой или же в качестве тройной смеси с углекислотой и аргоном. Это повышает тепловложение на поверхности материала, в результате чего форма проплавления становится не клиновидной, а в виде «гвоздя с шляпкой». Добавление кислорода способствует лучшему капельному переносу металла. Кислород особенно эффективен при сварке тонких черных металлов.