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.
Содержание
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 -78оС 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.
[stextbox id=’info’]Технические условия на промышленный СО2 регламентируются ГОСТ 8050-85.[/stextbox]
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.
[stextbox id=’info’]Все устройств, связанные с углекислым газом — баллоны, редукторы, шланги — маркируются черным цветом.[/stextbox]
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.
