Область применения сварки в среде углекислого газа

Применение сварки в среде углекислого газа позволило механизировать сварочные работы при изготовлении ответственных сварных конструкций и заменить во многих случаях ручную дуговую сварку полуавтоматической и автоматической сваркой. Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа позволяет механизировать процесс сварки в монтажных условиях, когда применение других методов механизированной сварки исключается или затруднено. Дуговая сварка в углекислом газе плавящимися электродами находит большое применение. Сравнительная дешевизна углекислого газа, высокое ка-чество сварных швов при правильно выбранной технологии сварки, а также ряд технологических преимуществ открывает этому способу широкие перспективы в различных отраслях машиностроения и строительства. Дуговая сварка в угле-кислом газе оказывается особенно целесообразной при изготовлении изделий из тонкого металла и различных малогабаритных деталей. Этот способ также внедряют при сварке соединений из толстого металла со швами небольшой протяженности и различной формы, расположенными в разных плоскостях. Указанным способом удается механизировать сварку вертикальных соединений, обеспечить хороший провар корня стыковых соединений без прожогов на весу, без подкладных колец и т. д.

В углекислом газе не следует сваривать изделия из толстого металла со швами большой протяженности и правильной формы (особенно в массовом производстве, где может быть применена дуговая сварка под флюсом).

Наиболее целесообразным в большинстве случаев оказывается метод полуавтоматической сварки в углекислом газе. В развитии этого способа сварки в настоящее время определилось два основных направления:

- сварка проволокой диаметром 1,6 - 2,0мм (это направление создано ЦНИИТМАШем);

- сварка тонкой проволокой диаметром 0,5 – 1,2мм (это направление созда-но институтом электросварки).

Проволока диаметром 0,5 – 2,0 мм применяется для сварки в различных пространственных положениях конструкций с толщиной свариваемых элемен-тов от 0,8 до 4 мм. На турбинном заводе, изготавливающем толстостенные сварные кон-струкции, наибольшее применение нашел способ сварки в углекислом газе проволокой диаметром 1,6 – 2,0 мм. Автоматическую сварку в углекислом газе рекомендуется применять при массовом изготовлении малогабаритных деталей с угловыми соединениями, при выполнении кольцевых поворотных стыков без подкладок соединений тол-стого металла с тонким, а также при выполнении многослойных швов на со-единениях с глубокой разделкой кромок и т.д. Для сварки толстого металла проволокой диаметром 1,6-2,5мм можно использовать любую сварочную авто-матическую головку, но со специальным мундштуком. Прогрессивный способ сварки в защитной среде углекислого газа имеет следующие технические и экономические преимущества перед другими спосо-бами сварки:

- производительность сварки в углекислом газе при одинаковых режимах на 25% выше производительности сварки под флюсом и в 3 раза выше производительности ручной дуговой сварки. Количество расплавленного металла при полуавтоматической сварке на обратной полярности в угле-кислом газе составляют 6-8 кг/час;

- стоимость одного килограмма металла, наплавленного в углекислом газе, на 20% дешевле, чем при сварке под флюсом, в 2 раза дешевле, чем при ручной дуговой сварке качественными электродами;

- хорошая видимость открытой дуги обеспечивает точность наложения швов, что особенно важно при полуавтоматической сварке криволиней-ных, прерывистых и труднодоступных швов и различных монтажных швов, для которых затруднено применение сварки под флюсом.

ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

На механические и физико-химические свойства металла шва весьма существенное влияние оказывает его химический состав. Поэтому для получения свойств, удовлетворяющих требованиям надежности конструкции при эксплуатации, важным является правильный выбор сварочных материалов (проволоки, защитных газов, флюсов).

При выборе сварочных материалов следует исходить из следующих условий:

- возможности осуществлять сварку в тех положениях, в каких будет находиться во время сварки изделие;

- возможности получения плотных беспористых швов;

- возможности получения металла шва, обладающего высокой технологической прочностью, т.е. не склонного к образованию горячих трещин;

- возможности получения металла шва, имеющего требуемую эксплуатационную прочность;

- низкой токсичности;

- экономической эффективности.

В зависимости от предъявляемых к изделию специальных требований, при выборе сварочных материалов необходимо учитывать дополнительное требование – получение металла шва, обладающего комплексом специальных свойств (напр., высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.).

При ручной сварке конструкционных углеродистых и легированных сталей выбор электродов производится по ГОСТ 9467-75. Этот ГОСТ предусматривает два класса электродов. Первый класс - электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, требования к которым установлены по механическим свойствам наплавленного металла и содержанию в нем серы. Второй класс регламентирует требования к электродам для сварки легированных теплоустойчивых сталей, и электроды классифицируются по механическим свойствам и химическому составу металла шва. ГОСТ 10052-75 устанавливает требования на электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Выбор стальной сварочной проволоки для механизированных способов сварки производится по ГОСТ 2246–70. Он предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки, наплавки диаметром от 0,3 до 12мм. Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов поставляется по ГОСТу 7871-75. Проволоку выбирают с учетом: -способа сварки; - рассчитанных режимов сварки; - применяемого сварочного оборудования; - требуемых свойств сварных соединений; - марки свариваемых сталей. Выбор флюсов для сварки производится по ГОСТу 9087-81. Этот ГОСТ предусматривает 3 группы флюсов: - для сварки углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей (АН-348А, АН-348АМ, ОС4-45,ОСЦ-45М, АН-60, АН-22, АН-64, ФЦ-9); - для сварки высоколегированных сталей (АН-26, АН-22,АН-30, АНФ-16, Ф-17, ФЦК-С, К-8); - для сварки цветных металлов и сплавов. Флюсы выбирают в сочетании со сварочной проволокой и учитывают: - марку и толщину свариваемой стали; - способ сварки; - требования к свойствам сварных соединений. В качестве защитных газов при сварке применяют инертные газы и активные газы. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТом 10157-79, поставляется высшего, первого и второго сорта. Аргон второго сорта предназначен для сварки нержавеющих сталей. Гелий поставляется по ГОСТ 20461-75. Для сварки применяется технический гелий с содержанием гелия 99,8%. Наиболее распространенным из активных газов является углекислый газ. Для сварочных целей обычно применяется углекислота, поставляемая по разработанным ЦНИИТМАШем техническим условиям. Защитные газовые смеси необходимо применять в соответствии с технологической инструкцией «ЭМК Атоммаш» 02859.25090.00201. Инертные газы применяют для сварки корневых швов легированных сталей, а также для сварки высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей может быть использована углекислота пищевая по ГОСТ 8050-85. Общие принципы выбора сварочных материалов можно характеризовать следующими условиями: - обеспечением требуемой эксплуатационной прочности сварного соединения, т. е. определенного уровня механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом; - обеспечением необходимой сплошности металла шва (без пор и шлаковых включений или с минимальными размерами и количеством указанных дефектов на единицу длины шва); - отсутствием холодных и горячих трещин, т. е. получением металла шва с достаточной технологической прочностью; - получением комплекса специальных свойств металла шва (жаропрочности, жаростойкости, коррозийной стойкости). После обоснования выбора сварочных материалов для принятых в проекте способов сварки необходимо привести в форме таблиц химический состав этих материалов или механические свойства и химический состав наплавленного металла.

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ СВАРКИ

Обоснование режимов сварки следует осуществлять по рекомендациям в нормативно-технической документации либо путем расчета, по существующим методикам на основе рассмотренных показателей, свариваемости металла, выбранного способа сварки и сварочных материалов. При этом следует исходить из следующих условий:

- получения швов с оптимальными размерами и формой;

- обеспечения такого термического цикла, который обеспечит оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.