Дуговая сварка в защитных газах
Применение защитных газов началось вместе с изобретением дуговой сварки, но при ручной сварке плавящимися штучными электродами удовлетворительные результаты получить не удавалось, поэтому защитные газы используют лишь при механизированный сварке.
В процессе дуговой сварки происходит энергичное взаимодействие расплавленного металла с кислородом и азотом атмосферного воздуха; при отсутствии специальных защитных мер химический состав и механические свойства неплавленного металла резко ухудшаются. Способы защиты расплавленного металла можно разделить на две большие группы:
- во-первых, создание защитной газовой атмосферы вокруг дуги и зоны сварки;
- во-вторых, создание шлаковой защиты сварочной ванны.
Применяется также и комбинированное использование обоих способов.
При газовой защите процесс сварки происходит в атмосфере газа, менее вредного, чем воздух. В процессе шлаковой защиты могут быть осуществлены раскисление металла и легирование его полезными присадками. Преобладающим способом защиты расплавленного металла стала шлаковая защита, надежно обеспечиваемая качественными электродными обмазками и флюсами при дуговой сварке под флюсом.
Способ газовой защиты заключается в том, что в зону пути дуги непрерывно подается струя защитного газа. Такой способ получил название «дуговая сварка в защитном газе» или «газоэлектрическая сварка». Для устранения вредного влияния атмосферного воздуха, вызывающего хрупкость наплавленного металла, с начала 20-х годов ХХ века вели опыты по вдуванию защитного газа в дугу. В качестве защитных газов применяли азот, водород, всевозможные углеводородные газы, пары жидких углеводородов и спиртов, двуокись и окись углерода, ацетилен, ацетилен-кислородную смесь, аммиак и т.д. Наиболее удовлетворительные результаты дали водород и газовые смеси, богатые водородом и окисью углерода CO.
Применение защитных газов в сварке металлов заметно улучшило её качество по сравнению со сваркой незащищенной дугой. Тем временем, появление качественных электродных покрытий в начале 30-х годов прошлого столетия, дающих шлаковую защиту, позволило решить задачу получения качественного наплавленного металла дешевле, проще и лучше. В итоге газовая защита была быстро вытеснена из промышленности, не получив дальнейшего развития.
Своеобразный способ атомноводородной сварки, созданный американским ученым Г. Лэнгмюром, и комбинированная шлако-газовая защита осуществляются применением веществ, разлагающихся при высоких температурах с образованием защитных газов. Например, в качественное электродное покрытие ОММ-5 вводят крахмал, дающий при высоких температурах защитную газовую смесь, состоящую главным образом из СО+Н2; в качественное покрытие УОНИ-13 и керамические флюсы вводят карбонат кальция СаСО2 в форме мрамора, разлагающегося при высокой температуре с образованием двуокиси углерода СО2.
Вначале основными защитными газами были водород и смеси, богатые водородом. По современным представлениям водород относится к числу газов, вредных при сварке большинства металлов, в том числе стали. Малые размеры атома водорода делают его хорошо растворимым во многих металлах. Резкие изменения растворимости водорода в металлах с изменением температуры, переход из двуатомной в одноатомную форму и наоборот, а также образование водородного пара в массе металла при встрече водорода с кислородом, имеющимся в металле, приводят к образованию пор и трещин.
Исключение водорода, водородосодержащих газов и азота из числа защитных газов затруднило подбор заговой защиты при дуговой сварке. Прежде всего было обращено внимание на одноатомные инертные газы. Весьма перспективной оказалась сварка в интертных газах неплавящимся вольфрамовым электродом. Наконец, при высоких плотностях тока удовлетворительные результаты дает сварка плавящимся стальным электродом в углекислом газе. За небольшой промежуток времени было создано несколько способов дуговой сварки в защитных газах, быстро развивающихся и получивших широкое промышленное применение.
|