Активные газы. Часть 1

В качестве активных защитных газов при сварке используют углекислый газ и смеси его с аргоном. В конце 50-х годов внедряется сварка плавящимся электродом в активном окислительном углекислом газе.

Активным газ называется потому, что вступает в химические реакции (взаимодействия) с расплавленным металлом ванны и растворяется в нем. Окисление металла шва нейтрализуется раскислителями, содержащимися в проволоке.

Углекислый газ, или двуокись углерода, высший оксид углерода может находиться в газообразном, сжиженном и твердом (в виде сухого льда) состоянии. Основные свойства углекислого газа:

• газ бесцветен и неядовит;
• плотность при атмосферном давлении и 20ºС - 1,98 кг/м³;
• температура сжижения при атмосферном давлении -78,5ºС;
• выход газа из 1 кг жидкой углекислоты (при 0ºС и 1 атм.) - 509 л.

Углекислый газ имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде и придает ей кислый вкус, тяжелее воздуха в 1,6 раза. В воздухе содержится 0,03% С02.

Двуокись углерода определяют и продают по массе. Она хорошо растворяет машинное масло. Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты. При чрезмерно быстром отборе газа, понижении давления в баллоне и недостатке теплоты углекислота охлаждается, скорость ее испарения снижается.

В состав двуокиси углерода по ГОСТ 8050-85 входит еще водяной пар в количестве 0,037 г/см³ (высший сорт) и 0,184 г/см³ (1 сорт), т. е. в 5 раз больше, чем в высшем, и об этом нужно помнить при сварке швов высокого качества.

Для уменьшения влаги применяют силикагелевые осушители. Силикагель - гигроскопическое вещество, представляющее собой специально обработанную окись кремния (кварцевый песок).

Углекислый газ получают в промышленности несколькими способами. Наиболее распространенные пути его получения:

• из газов при брожении спирта, пива, расщеплении жиров как побочный продукт, почти чистый;
• из отходящих газов химических производств - синтетического аммиака и метанола, где отходящие газы содержат примерно 90% С02;
• из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит от 12 до 20% С02. Двуокись углерода нетоксична, но при содержании ее более 5% (92 г/м³) отрицательно влияет на здоровье человека. Транспортируется и хранится углекислота в стальных 40-литровых баллонах под давлением от 60 до 70 кг/см² газообразной фракции. В стандартный (40 л) баллон вмещается 25 кг жидкой углекислоты, занимающей неполный объем (до 80%) баллона, остальной объем занят испарившимся газом. Объем газа в баллоне составляет около 13 м³ газообразного С02. Цвет баллона черный, надпись желтого цвета.

Активные газы. Часть 2

Смеси газов нередко применяются в производстве для получения швов повышенного качества. В ряде случаев они обладают лучшими технологическими свойствами, чем остальные газы. Смесь С0₂ + 02 (2-5%) обеспечивает мелкокапельный перенос металла и уменьшает разбрызгивание на 30%, улучшает формирование шва.

Смесь из 70% гелия + 30% аргона повышает производительность сварки алюминия, увеличивает глубину проплавления, улучшает формирование шва. Смесь газов аргона (88%) + С0₂ (12%) повышает стабильность дуги при сварке стали, заметно уменьшает и измельчает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва за счет существенного снижения поверхностного натяжения жидкого металла из электродной проволоки. Благодаря добавке окислительного газа улучшаются форма и глубина провара, меньше брызг. При увеличении С02 до 25-30% стабильность процесса заметно снижается, а при содержании С02 до 40-50% сварка в смеси с аргоном практически мало отличается по электрофизическим характеристикам от сварки в чистом С0₂.

Достоинства сварки в защитных газах: визуальный контроль процесса, широкий диапазон рабочих режимов сварки, сварка широкой номенклатуры металлов, в том числе цветных и их сплавов, доступность механизации процесса, улучшение гигиенических условий труда сварщиков. Сварка может вестись с дополнительной подачей присадочной проволоки в зону дуги при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом.

При сварке плавящимся электродом дуга горит между электродной проволокой, непрерывно подаваемой в дугу, и изделием.

Дуга расплавляет проволоку и кромки изделия, образуя общую сварочную ванну. По мере перемещения дуги сварочная ванна затвердевает, образуя шов, соединяющий кромки изделия.