При сварке плавящимся электродом в защитном газе (см. ниже рисунок) в зону дуги, горящей между плавящимся электродом (сварочной проволокой) и изделием через сопло подаётся защитный газ, защищающий металл сварочной ванны, капли электродного металла и закристаллизовавшийся металл от воздействия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и электродная (сварочная) проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.
При сварке в защитных газах плавящимся электродом в качестве электродного металла применяют сварочную проволоку близкую по химическому составу к основному металлу. Выбор защитного газа определяется его инертностью к свариваемому металлу, либо активностью, способствующей рафинации металла сварочной ванны. Для сварки цветных металлов и сплавов на их основе применяют инертные одноатомные газы (аргон, гелий и их смеси). Для сварки меди и кобальта можно применить азот. Для сварки сталей различных классов применяют углекислый газ, но так как углекислый газ участвует в металлургических процессах, способствуя угару легирующих компонентов и компонентов -раскислителей (кремния, марганца), то сварочную проволоку следует выбрать с повышенным их содержанием. В ряде случаев целесообразно применять смесь инертных и активных газов, чтобы повысить устойчивость дуги, улучшить формирование шва, воздействовать на его геометрические параметры, уменьшить разбрызгивание.
Схема сварки в защитных газах
Сварку в защитных газах плавящимся электродом ведут на постоянном токе обратной полярности, т.к. на переменном токе из-за сильного охлаждения столба дуги защитным газом, дуга может прерываться. Скорость подачи сварочной проволоки определяет силу сварочного тока.
Для сварки в защитных газах плавящимся электродом характерно высокий процент потерь электродного металла вследствие угара и разбрызгивания.
Разбрызгиванию способствует вид переноса электродного металла, зависящий от параметров режима сварки:
- крупно капельный;
- смешанный;
- мелко капельный.
При крупно капельном переносе электродного металла образуется малое количество брызг, вследствие нечастых, но продолжительных коротких замыканий дугового промежутка. Высокое объёмное теплосодержание крупных капель приводит к надёжному соединению с поверхностью свариваемого металла.
При смешанном переносе электродного металла наблюдается максимальное образование брызг (потери на разбрызгивание могут достигать 20 30%) — такое явление также связано с короткими замыканиями дугового промежутка расплавленным электродным металлом и образованием в межэлектродном промежутке капель с разной массой и различной скоростью перемещения. В диапазоне сварочных токов, при котором возникает смешанный перенос электродного металла сварку не выполняют.
Наименьшие потери на разбрызгивание наблюдаются при мелко капельном переносе электродного металла. В определённом диапазоне сварочных токов (плотностей сварочных токов)перенос электродного металла приобретает мелко капельный (струйный характер).Образовавшаяся на торце электрода, при таком процессе, капля не растягивается и не увеличивается до соприкосновения с основным металлом, что не приводит к коротким замыканиям, взрывам и образованиям брызг.
Рекомендуемые значения силы тока для процесса сварки в углекислом газе представлены ниже в таблице.
Допускаемые плотности тока и диапазоны сварочного тока при сварке в углекислом газе
| Диаметр электрода, мм | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 3,0 |
| Плотность тока, А/мм2 | 88-195 | 90-160 | 60-140 | 45-70 |
| 310-440 | 200-350 | 160-240 | 78-110 | |
| Сварочный ток, А | 100-220 | 180-320 | 200-450 | 300-500 |
| 350-500 | 400-700 | 500-750 | 550-800 |
Достоинства способа:
- Повышенная производительность (по сравнению с дуговой сваркой покрытыми электродами);
- Отсутствуют потери на огарки, устранены затраты времени на смену электродов;
- Надёжная защита зоны сварки;
- Минимальная чувствительность к образованию оксидов;
- Отсутствие шлаковой корки;
- Возможность сварки во всех пространственных положениях.
Недостатки способа:
- Большие потери электродного металла на угар и разбрызгивание (на угар элементов 5-7%, при разбрызгивании от 10 до 30%);
- Мощное излучение дуги;
- Ограничение по сварочному току;
- Сварка возможна только на постоянном токе.
Области применения:
- Сварка тонколистового металла и металла средних толщин(до 20мм);
- Возможность сварки сталей всех классов, цветных металлов и сплавов, разнородных металлов.
