Какие газы используются для защиты зоны сварки

Примененние дуговой сварки в газовой среде

Какие газы используются для защиты зоны сварки
Газы – защитники на страже качества и красоты. Практически два века электросварка уверенно удерживала лидирующие позиции в сфере создания металлоконструкций, при необходимости дополняясь газовой сваркой. В последние десятилетия все активнее применяются альтернативные варианты соединения металлов посредством плавления.

На смену традиционным разновидностям приходит более современный гибрид, вобравший в себя лучшее от каждой из них – сварка в среде защитных газов (ГОСТ был разработан в СССР в 1980 году). Она активно теснит другие методы, обладая высокими характеристиками и большой областью применения.

Соединение металла сваркой в среде газа

Дуговая сварка в защитных газах

Принцип действия

Сварка в защитных газах базируется на дуговом варианте, при котором электрическая дуга, вызывающая плавление свариваемых материалов, образуется от взаимодействия поверхности металла и электрода. Отличием от стандартного дугового процесса является введение в зону плавления (в сварную ванночку) защитных газов (одного или смеси), которые вытесняют из нее составляющие воздуха: кислород, азот и другие газы, отрицательно влияющие на параметры соединения и качество шва.

В защитных газах происходит максимально чистое соединение без примесей. Шов получается однородным, гладким и полностью соответствует показателям, которых требует ГОСТ. Толщина свариваемых поверхностей варьируется от десятых долей миллиметров и до десятков. Используемая в качестве главного элемента дуга дала второе название этому способу соединения металлов – дуговая сварка в защитных газах.

Варианты выполнения работ

Широкое применение сварка с использованием защитных газов приобрела не только благодаря высоким показателям, но и ввиду своей универсальности: она может выполняться несколькими способами, в зависимости от назначения конструкции, ее габаритов, материалов и зоны применения: бытовая или производственная. Технология сварки в защитных газах подразделяется на три категории.

  • Автоматический способ: с использованием специальной робототехники без участия специалиста.
  • Полуавтоматический способ: используются определенное устройство для равномерной подачи присадочного материала с участием в процессе работы сварщика.
  • Ручной способ: все операции проводятся сварщиком.

Автоматическая сваривание деталей

Используемые газы

Сварка в защитных газах производится с применением нескольких их разновидностей.

  • Одноатомные, инертные газы, не взаимодействующие с металлами: аргон, гелий. Чистоту и показатели газов контролирует ГОСТ. Не представляют опасности при соблюдении элементарной техники безопасности.
  • Активные двухатомные газы, взаимодействующие с металлами: азот, водород, углекислый газ. Ввиду взрывоопасности требуют повышенной осторожности при использовании.
  • Смеси газов: в основном смесь аргона с другими газами в процентном соотношении.

Наиболее распространена сварка в среде аргона и углекислого газа (особенно в бытовом применении), что объясняется физическими свойствами этих защитных газов и их доступностью. Гелий позволяет получать лучшее качество шва, но слишком дорогой для обычного применения и используется для самых тонких металлов на предприятиях. Азот и водород используются ограниченно, ввиду взаимодействия с большинством металлов. Типы соединений регламентирует ГОСТ.

Варианты защиты

Различается три варианта подачи защитных газов в зону сварки.

  • Полная защита свариваемого объекта в специальной камере с атмосферным контролем. Особенно актуальна в серийном производстве для объектов со сложными швами.
  • Защита конкретно зоны сварочной ванны посредством местных камер.
  • Струйная защита сварочной зоны постоянным обдувом с использованием горелки с длинным соплом, которую перемещают вдоль ванны и остывающих частей шва. Самый распространенный вариант на стройках и в бытовом применении, благодаря удобству исполнения и доступности оборудования.

Классификация

На базе основных физических явлений технология сварки в защитных газах классифицируется по двум признакам:

  • Сварка неплавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах материал электрода не становится элементом соединения, он служит исключительно для возбуждения дуги. Шов образуется посредством плавления кромок свариваемого металла и присадки. Расход электрода вызван испарением или оплавлением при избыточных показателях тока. Изготавливаются неплавящиеся электроды из вольфрама с присадками.
  • Сварка плавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах электродный материал тоже плавится и становится элементом шва. Плавящиеся электроды могут использоваться в качестве присадочной проволоки, если выпущены по ГОСТ 2246–70 или из соответствующего свариваемым металла.

Сварка плавящимся электродом в газовой среде

Достоинства

Процесс сварки в защитных газах предпочтительнее других способов благодаря массе положительных моментов.

  • Эффективная защита сварной ванны (особенно в инертных защитных газах).
  • Темпы работ. Скорость выше в несколько раз относительно дугового способа соединения.
  • Контроль. Можно напрямую следить за дугой и ванной.
  • Универсальность. Технология сварки допускает работу в любых плоскостях.
  • Чистота шва. Отсутствует необходимость зачистки при выполнении нескольких слоев. При этом полностью соблюдается ГОСТ.
  • Узконаправленное термическое воздействие. Возникающие в процессе сварки деформации сведены к минимуму.
  • Диапазон применения. Возможность соединения металлов различной толщины: от самых тонких металлов до нескольких сантиметров.
  • Декоративность. Получаемые швы отличаются хорошим внешним видом (гладкие, ровные).

Недостатки

Не бывает в мире совершенства, даже такая положительная сварка имеет отрицательные стороны.

  • Дороговизна. Технология предусматривает наличие специального газового оборудования, и газов, что увеличивает себестоимость работ.
  • Требовательность. Сварка с применением защитных газов сама нуждается в организации защитных приспособлений, чтобы летучие газы не выдувались атмосферным воздействием (при работе на открытой местности). В закрытых помещениях данный фактор менее важен.

Применение

Способ сварки в среде защитных газов применяют для сложных конструкций с повышенными требованиями к прочности и выносливости. Соединение всевозможных трубопроводов, деталей автомобилей, в промышленности и подобное. Сваривают цветные и черные металлы и их сплавы. Наиболее востребована способ соединения алюминия, нержавеющей стали, магния, циркония, титана и их сплавов. При этом используются определенные газы для определенных металлов.

Инертные газы: соединение быстро окисляющихся металлов и сплавов алюминия, титана, магния, высоколегированных хромоникелевых и никелевых сплавов.

Углекислый газ: соединение легированных и углеродистых сталей.

Азот: соединение меди.

Смесь аргона с водородом (5 – 10%): магний, алюминий.

Источник: http://zavarimne.ru/texnologiya/primenennie-dugovoj-svarki-v-gazovoj-srede/

Сварка и все что с ней связано — Сварочные работы в Кургане

Какие газы используются для защиты зоны сварки

Аргон тяжелее воздуха на 38%, это позволяет ему вытеснить из зоны образование сварочной ванны воздух окружающей среды, защитив её от воздействия внешних факторов. Сам аргон являясь инертным газом не вступает в реакцию с металлом ванны и другими газами в области горения дуги.

Описание метода

Между неплавящимся электродом и свариваемым материалом горит дуга. Через сопло горелки в которой установлен вольфрамовый электрод непрерывно поступает защитный газ. В зону горения дуги подается присадочный материал. Присадка подается в ручную и со стороны независимо от электрической цепи, это позволяет сварщику регулировать формирование ванны.

Основные преимущества метода:

  • Наиболее подходит для сварки титановых и алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов.
  • сварка во всех пространственных положениях;
  • высокая устойчивость соединений на разрыв и излом;
  • сварка тонкостенного металла с обеспечение максимального проплавления
  • сварка без использования присадочных материалов;
  • доступность расходных материалов.

В основном способ сварки неплавящимся электродом применяют при соединений легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, что не исключает возможность сварки и простых углеродистых сталей. Аргоновая сварка незаменима при малых толщинах соединяемых частей, в таких случаях можно не применять присадочные материалы.

Обеспечивая высокое качество при формировании швов, позволяет максимальное проплавлять и контролировать глубину сварного стыка, при одностороннем доступе к сварному стыку. Позволяет проводить сварку при неповоротном положении, широко применяется для соединения труб во всех пространственных положениях.

Области применения РАД или TIG сварки:

  • машиностроение;
  • сварка трубопроводов;
  • ремонтные работы;
  • высокоточная сварка.

Сварочное ателье SVARKA45.RU использует аргонодуговой метод сварки для изготовления изделий из нержавеющих сталей, сварки тонкостенных металлов, высокоточном ремонте металлических изделий.

Если Вас интересуют сварочные работы, ремонт металлических изделий, изготовление металлоконструкций или изделий из металла, предлагаем услуги нашего ателье. Квалифицированные и опытные специалисты помогут Вам решить любые вопросы, связанные с процессом сварки, достаточно только позвонить нам!

Ручная дуговая сварка отличается простотой, используется на многих производствах, и в бытовых целях в виду несложной и быстро осваиваемой технологией процесса.

Основные удобства, это компактность оборудования, которые стало возможно после применения инверторных источников питания, имеющих малые размеры, что позволяет уменьшить время на транспортировку, новые источники возможно переносить в руках и использовать в самых сложных и труднодоступных местах, достаточно только наличие электроэнергии, из этого вытекает второе удобство ручного метода, это экономичность процесса, не требующая большого наличия расходных материалов.

Сущность метода

Ручная или MMA сварка — это способ создания монолитного соединения двух металлических частей  по средствам электро-дуги образующейся между плавящимся электродом и свариваемой деталью. В международной системе классификации видов сварки аббревиатура ММА, обозначает именно ручное управление процессом (MMA (Manual Metal Arc)-ручная дуговая сварка покрытыми электродами). В Российской системе обозначений РДС.

При замыкании электрической цепи, между электродом и металлом детали образуется дуга, высокая температура плавит стержень электрода и комки металла, образуя сварочную ванну в месте плавления. Расплавленное покрытие электрода, точнее газы выделяемы при расплавлении, защищает ванну от воздействия вредных факторов окружающей среды.

Сферы применения РДС или ММА сварки:

  • машиностроение
  • прокладка трасс трубопроводов;
  • ремонтные работы;
  • коммунальные службы;
  • строительные и монтажные работы.

Основные преимущества метода:

  • сварка углеродистых и легированных сталей;
  • сварка чугуна;
  • сварка во всех пространственных положениях;
  • высокая устойчивость соединений на разрыв и излом;
  • оборудование не требует особых условий эксплуатации;
  • легкость источников питания и возможность без затруднения перемешаться по объекту монтажа;
  • доступность расходных материалов.

Сварочное ателье SVARKA45.RU использует ручной метод сварки при монтаже металлоконструкций, при сварке на выездных объектах и мелком бытовом ремонте на месте, так же в условиях невозможного применения более сложных методов. Любой из специалистов ателье в совершенстве владеет данным способом, так как это основа всего сварочного процесса.

Если Вас интересуют сварочные работы, ремонт металлических изделий, изготовление металлоконструкций или изделий из металла, предлагаем услуги нашего ателье. Квалифицированные и опытные специалисты помогут Вам решить любые вопросы связанные с процессом сварки, достаточно только позвонить нам!

Источник: https://svarka45.ru/category/svarka-i-vse-chto-s-nej-svyazano/

Виды сварки

Какие газы используются для защиты зоны сварки

Давайте для начала разберемся, что такое сварка. Сварка — это способ соединения металла под действием высокой температуры. Насколько прочно будет соединение зависит от качественного сварного шва. Для этого необходимо:

  1. “Добавлять” металл в зону прохождения сварочной дуги;

  2. Защищать зону сварки от окружающей атмосферы, содержащей активные газы, которые мешают получить качественное соединение.

Эти две проблемы для разных методов сварки решаются разными способами. Рассмотрим два самых популярных метода получения неразъёмных соединений: ручную дуговую сварку и сварку плавящимся электродом в среде защитных газов (она же полуавтоматическая).

Ручная дуговая сварка

Этот вариант сварки самый доступный и дает прекрасный результат. Процесс происходит следующим способом:

  • сварщик вручную зажигает электрическую дугу;
  • подает электрод по мере его оплавления в зону сварки;
  • двигает дугу вдоль свариваемых деталей.

Электроды при этом виде сварки — это отрезки проволоки длиной 300 — 450 мм (в среднем), покрытые обмазкой. Дуга, проходя через электрод к свариваемому металлу, нагревает и расплавляет конец электрода, и металл попадает в зону сварки, перемешивается с расплавленным металлом кромок деталей, и образует “сварочный шов”. После сгорания электрода сварщик вручную его меняет, опять зажигает дугу и продолжает работу.

Таким образом, решается вопрос с “добавлением” металла в сварочный шов. А электродная обмазка, сгорая, решает проблему с защитой жидкого металла сварочной зоны от газов атмосферы. Из этой специфики метода вытекают и его минусы:

  • Увеличение трудоемкости из-за необходимости очистки швов от шлака;
  • Более медленный процесс из-за ручной замены электродов.

А плюсы таковы:  

  • Самый простой способ сварки;
  • Его можно использовать в удалённых и труднодоступных пространствах.

Сварка полуавтоматическая

Здесь электрод — это сварочная проволока, намотанная на катушку. Её подача в рабочую зону выполняется в автоматическом режиме, а сварщик вручную выполняет перемещение дуги вдоль участка сварки, поэтому этот вид и называется полуавтоматическим.

При полуавтоматической сварке защита металла выполняется потоком защитного газа или смесью газов. Сварщик нажимая кнопку на горелке, подает одновременно проволоку и защитный газ, и зажигает дугу. Остается только контролировать процесс сварки, перемещая горелку вдоль кромок деталей. Электрическая дуга расплавляет основной металл в зоне сварки и саму проволоку, которая капельно переносится на деталь.

Преимущества метода:

  • Аккуратность. Шов при этой сварке получается более привлекательным внешне, чем при ручной дуговой сварке;
  • Уменьшение трудоёмкости. Защита соединения выполняется при помощи газа и шлак на поверхности шва не образуется;
  • Небольшая деформация изделия. Диаметр проволоки меньше, чем диаметр электрода, соответственно уменьшаются сварочные деформации изделия.

Недостатки метода:

  • Меньшая мобильность: зона работы сварщика определяется длиной кабеля горелки;
  • Большой риск появления дефектов при работе неопытного сварщика (из-за сложностей с настройкой полуавтомата). Такие дефекты не видны, и вследствие этого требуется дополнительный контроль соединений.

Что выбрать?

Сварочную проволоку и электроды для ручной дуговой сварки объединяет само их предназначение — получение наплавленного металлического шва с определенным составом и свойствами, позволяющими эксплуатировать конструкцию в конкретных условиях.

Но одна и та же задача в этих материалах решена по-разному: в электродах легирующие элементы находятся не только в металле (электрода), но и в обмазке, и элементы переходят в шов в процессе сварки.

При работе с полуавтоматом легирующие элементы находятся только в металле самой проволоки.

Электродам не требуется какая-то дополнительная защита во время сварки, в отличие от нужно прокаливать перед использованием, так как обмазка впитывает влагу из воздуха, и потом переносит водород в сварной шов, что крайне нежелательно поскольку могут возникнуть дефекты.

Для сварки низкоуглеродистой и низколегированной стали используется проволока св-08Г2С либо её аналоги. Ее диаметр и режимы работы нужно выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла, чаще всего используется диаметр 1,2 мм. В случае с электродами — это будут скорее всего АНО-4, АНО-12, ОЗС-12, УОНИ 13/55 или их аналог. Диаметр электродов также выбирается в зависимости от толщины металла.

Сделаем вывод

Разные виды сварки и, соответственно, сварочные материалы, решают разные задачи. Если нужна сварка в труднодоступных местах, или вне сварочного цеха — удобно использовать переносной дуговой сварочный аппарат, а если нужна качественная сварка в цеховых условиях, то стоит выбрать сварку полуавтоматическую.

Источник: https://www.1metallobaza.ru/blog/elektrody-i-svarochnaya-provoloka-chto-obschego-i-v-chem-razlichiya

Дуговая сварка вольфрамовым электродом

В процессе сварочных работ в качестве электрода используется стержень, изготовленный из вольфрама, температура плавления которого выше температуры, до которой он нагревается при сварке. Сварка проводится в среде защитного газа (аргон, гелий, азот и их смесях) для защит шва и электрода от влияния атмосферы, а также для устойчивого горения дуги.

Вольфрамовый электрод закрепляется в токопроводящем устройстве специальной горелки, к которой по шлангам подводится токоведущий провод и инертный газ аргон. Истекающая из сопла горелки струя аргона оттесняет воздух и надёжно защищает электрод, дугу и сварочную ванну от окисления и азотирования.

Таким образом, процесс осуществляется при струйной защите зоны сварки от контакта с воздухом. Если возникает необходимость в добавочном (присадочном) металле для усиления шва (валика), то в дугу подаётся присадочная проволока, как правило, того же или близкого состава, что и свариваемый металл.

Так как при такой схеме процесса имеет место весьма надёжная изоляция сварочной ванны (а если надо, то и остывающего шва) от кислорода и азота воздуха, то этот способ применяют главным образом при сварке изделий из металлов и сплавов, обладающих большим сходством к газам воздуха (например, из титана, циркония алюминия, магния и других химически активных металлов), либо при изготовлении конструкций ответственного назначения из коррозионостойкой стали и некоторых других материалов.

В особых случаях, когда при сложной конфигурации изделий струйная защита не может обеспечить надёжной изоляции зоны шва и прилегающих участков от контакта с воздухом, применяют аргонно-дуговую сварку в камерах с контролируемой атмосферой.

Для дуговой сварки вольфрамовым электродом применяются следующие газы и газовые смеси:

  • аргон;
  • гелий;
  • аргон-гелий (Ar-He};
  • аргон-водород (Ar-H2).
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как проверить конденсатор в микроволновой печи

Аргон

Аргон (Ar) — широко распространенный защитный газ, применяемый для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Он позволяет получать и сохранять хорошую и устойчивую дугу от начала до конца сварки из-за его низкого ионизационного потенциала.

Хотя для дуговой сварки в целом аргон применяется гораздо чаще, чем гелий, однако при сварке тонкого листового алюминия (меньше 1/4 дюйма) аргон обязательно нужно смешивать с гелием, чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом при постоянном токе.

Водород

Водород (H2) является горючим газом. Добавляется к защитным газам при сварке вольфрамовым электродом аустенитной нержавеющей стали для снижения оксидирования. Добавка водорода также обеспечивает более высокую температуру и сжатие дуги, что в свою очередь увеличивает глубину проплавления металла.

Кислород и двуокись углерода являются химически активными газами и не могут использоваться для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Высокий окислительный потенциал этих газов может привести к разрушению вольфрамового электрода.

Источник: https://www.niikm.ru/technologies/welding/tungsten_arc_welding/

Сварка в защитных газах

/ Библиотека / Виды сварки / Сварка в защитных газах

Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящимся, обычно вольфрамовым, или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов получается за счет расплавления кромок изделия и, если необходимо, подаваемой в зону дуги присадочной проволоки.

Плавящийся электрод в процессе сварки расплавляется и участвует в образовании металла шва. Для защиты применяют три группы газов: инертные (аргон, гелий); активные (углекислый газ, азот, водород и др.); смеси газов инертных, активных или первой и второй групп.

Выбор защитного газа определяется химическим составом свариваемого металла, требованиями, предъявляемыми к свойствам сварного соединения; экономичностью процесса и другими факторами.

Смесь инертных газов с активными рекомендуется применять и для повышения устойчивости дуги, увеличения глубины проплавления и изменения формы шва, металлургической обработки расплавленного металла, повышения производительности сварки. При сварке в смеси газов повышается переход электродного металла в шов.

Смесь аргона с 1—5% кислорода используют для сварки плавящимся электродом низкоуглеродистой и легированной стали. Добавка кислорода к аргону понижает критический ток, предупреждает возникновение пор, улучшает форму шва.

Смесь аргона с 10—25% углекислого газа применяют при сварке плавящимся электродом. Добавка углекислого газа при сварке углеродистых сталей позволяет избежать образование пор, несколько повышает стабильность дуги и надежность защиты зоны сварки при наличии сквозняков, улучшает формирование шва при сварке тонколистового металла.

Смесь аргона с углекислым газом (до 20%) и с не более 5% кислорода используют при сварке плавящимся электродом углеродистых и легированных сталей. Добавки активных газов улучшают стабильность дуги, формирование швов и предупреждают пористость.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

В зону сварки защитный газ может подаваться центрально (см. рис. XI.2 и XI.3, а,в), а при повышенных скоростях сварки плавящимся электродом — сбоку (см. рис. XI.3,б). Для экономии расхода дефицитных и дорогих инертных газов используют защиту двумя раздельными потоками газов (см. рис. XI.3,в); наружный поток — обычно углекислый газ.

При сварке активных материалов для предупреждения контакта воздуха не только с расплавленным, но и с нагретым твердым металлом применяют удлиненные насадки на сопла (подвижные камеры, см. рис. XI.3,г). Наиболее надежная защита достигается при размещении изделия в стационарных камерах, заполненных защитным газом.

Для сварки крупногабаритных изделий используют переносные камеры из мягких пластичных обычно прозрачных материалов, устанавливаемых локально над свариваемым стыком. Теплофизические свойства защитных газов оказывают большое влияние на технологические свойства дуги, а значит на форму и размеры шва.

При равных условиях дуга в гелии по сравнению с дугой в аргоне является более «мягкой», имеет более высокое напряжение, а образующийся шов имеет меньшую глубину проплавления и большую ширину. Углекислый газ по влиянию на форму шва занимает промежуточное положение.

XI.2. Схемы сварки в защитных газах а, б — неплавящимся, плавящимся электродом; 1 — сварочная дуга; 2 — электрод; 3 — защитный газ; 4 — газовое сопло (горелка); 5 — присадочная проволока

XI.3. Схемы подачи защитного газа в зону сварки
а — центральная; б — боковая; в — двумя концентрическими потоками; г — в подвижную камеру (насадку); 1 — электрод; 2 — защитный газ; 3, 4 — наружный и внутренний потоки защитных газов; 5 — насадка; 6 — распределительная сетка

Преимущества и недостатки способа

Широкий диапазон применяемых защитных газов обусловливает большое распространение этого способа как в отношении свариваемых металлов, так и их толщин (от 0,1 мм до десятков миллиметров). Основными преимуществами рассматриваемого способа сварки являются следующие:

  • высокое качество сварных соединений па разнообразных металлах и их сплавах разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за малого угара легирующих элементов;
  • возможность сварки в различных пространственных положениях;
  • отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
  • возможность наблюдения за образованием шва, что особенно важно при механизированной сварке;
  • высокая производительность и легкость механизации и автоматизации процесса;
  • низкая стоимость при использовании активных защитных газов.

К недостаткам способа относятся: необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги; возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи газа движением воздуха или при забрызгиванни сопла; потерн металла на разбрызгивание, при котором брызги прочно соединяются с поверхностями шва и изделия; наличие газовой аппаратуры и в некоторых случаях необходимость водяного охлаждения горелок.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Способы подготовки кромок под сварку (механические, газовые и т. д.) такие же, как и при других способах сварки. Вид разделки кромок и ее геометрические размеры должны соответствовать ГОСТ 14771—76 или техническим условиям на изготовление изделия. При механизированной сварке плавящимся электродом можно получить полный провар без разделки кромок и без зазора между ними при толщине металла до 8 мм.

При зазоре или разделке кромок полный провар достигается при толщине металла до 11 мм. При автоматической сварке стыковых соединений производительность процесса значительно возрастает при использовании разделки без скоса кромок (щелевой разделке см. рис. Х.11). При толщине металла до 40 мм зазор между кромками в нижней части стыка до 10 мм.

Для обеспечения постоянства зазора в зоне сварки из-за поперечной усадки при сварке каждого прохода выполняют шарнирное закрепление деталей с углом раскрытия кромок, зависящим от толщины свариваемого металла.

XI.11. Схема расположения присадочной проволоки относительно сварочной ванны
1 — присадочная проволока; 2 — сварочная ванна; 3 — электрод; 4 — границы струи защитного газа. Стрелкой указано направление сварки

При сварке в углекислом газе многослойных швов на сталях перед наложением последующего слоя поверхность предыдущего слоя следует тщательно очищать от брызг и образующего шлака.

Для уменьшения забрызгивання поверхности детали из углеродистой стали ее покрывают специальными аэрозольными препаратами типа «Дуга». Сварку можно вести при непросохшем препарате. Детали собирают с помощью струбцин, клиньев, скоб или на прихватках.

Прихватки лучше выполнять в защитных газах тем же способом, которым будет проводиться и сварка. Прихватки перед сваркой осматривают, а при сварке переваривают.

Общие рекомендации по технике сварки

Ручную и механизированную сварку обычно ведут на весу. Автоматическую сварку можно осуществлять так же, как и при сварке под флюсом, на остающихся или съемных подкладках и флюсовых подушках.

Однако во многих случаях наиболее благоприятные результаты достигаются при использовании газовых подушек (рис. XI.4). Они улучшают формирование корня шва, а при сварке активных металлов способствуют и защите нагретого твердого металла от воздействия с воздухом.

Подаваемые в подушку газы по составу могут быть аналогичными применяемым для защиты зоны сварки.

XI.4. Схемы газовых подушек
а, б — односторонняя и двусторонняя сварка; 1 — защитный газ; 2 — медная подкладка

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, конструкции сварного соединения, скорости сварки, состава защитного газа.

Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки видно из рис. XI.5. Ветер и сквозняки также снижают эффективность газовой защиты. В названных случаях рекомендуется на 20—30% повышать расход защитного газа, увеличивать диаметр выходного отверстия сопла или приближать горелку к поверхности детали.

При сварке на повышенных скоростях полезно также наклонять горелку углом вперед, а при автоматической сварке применять боковую подачу газа (см. рис. XI.3,б). Для защиты от ветра зону сварки закрывают щитками. Для достаточной защиты соединений, указанных на рис. XI.6,в,г, необходим повышенной расход газа. При их сварке рекомендуется устанавливать сбоку и параллельно шву экраны, задерживающие утечку защитного газа.

При равных условиях расход гелия благодаря его меньшей плотности должен быть увеличен по сравнению с аргоном или с углекислым газом.

XI.5. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты
а—в — сварка соответственно на малой, средней и очень большой

XI.6. Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

См. также: Технологии полуавтоматической сварки (MIG/MAG), Технологии аргонодуговой сварки (TIG), Оборудование для полуавтоматической сварки, Оборудование для аргонодуговой сварки

Источник: https://www.deltasvar.ru/biblioteka/48-vidy-svarki/68-svarka-v-zashhitnykh-gazakh

Глава XIX. Оборудование и технология дуговой сварки в защитных газах

Дуговая сварка в защитных газах имеет высокую производительность, легко поддается автоматизации и позволяет выполнять соединение металлов без применения электродных покрытий и флюсов. Этот способ сварки нашел широкое применение при изготовлении конструкций из сталей, цветных металлов и их сплавов.

Классификация способов дуговой сварки в защитных газах приведена на рис. 98.

Дуговая сварка в защитных газах может быть выполнена плавящимся и не плавящимся (вольфрамовым) электродами.

Для защиты зоны сварки используют инертные газы гелий и аргон, а иногда активные газы — азот, водород и углекислый газ. Применяют также смеси отдельных газов в различных пропорциях. Такая газовая защита оттесняет от зоны сварки окружающий воздух.

При сварке в монтажных условиях или в условиях, когда возможно сдувание газовой защиты, используют дополнительные защитные устройства. Эффективность газовой защиты зоны сварки зависит от типа свариваемого соединения и скорости сварки.

На защиту влияет также размер сопла, расход защитного газа и расстояние от сопла до изделия (оно должно быть 5-40 мм).

Преимущества сварки в защитных газах следующие: нет необходимости применять флюсы или покрытия, следовательно, не требуется очищать швы от шлака;

высокая производительность и степень концентрации тепла источника позволяют значительно сократить зону структурных превращений;

незначительное взаимодействие металла шва с кислородом и азотом воздуха;

простота наблюдения за процессом сварки; возможность механизации и автоматизации процессов. Иногда применяют двойную защиту сварочной дуги (комбинированную). Надежность защиты зоны сварочной дуги зависит от теплофизических свойств и расхода газа, а также от конструктивных особенностей горелки и режима сварки.

Подаваемые в зону сварочной дуги защитные газы влияют на устойчивость дугового разряда, расплавление электродного металла и характер его перекоса.

Размер капель электродного металла уменьшается с увеличением сварочного тока, а увеличение глубины проплавления с увеличением сварочного тока связано с более интенсивным вытеснением жидкого металла из-под электрода вследствие давления сварочной дуги.

Рис. 98. Классификация видов дуговой сварки в защитных газах

При сварке плавящимся электродом дуга горит между изделием и расплавляемой сварочной проволокой, подаваемой в зону сварки. По сварке не плавящимся электродом (вольфрамовые прутки) сварочная дуга может быть прямого или косвенного действия. Развновидностью сварочной дуги косвенного действия может быть дуга, горящая между вольфрамом, и беспрерывно подаваемой в зону дуги сварочной проволокой.

Защитное свойство струи инертного газа зависит от чистоты газа, параметров струи и режима сварки. Одним из наглядных способов оценки защитных свойств является определение диаметра зоны катодного распыления при возбуждении дуги переменного тока между вольфрамовым электродом и свариваемым металлом. В период, когда катодом является свариваемый металл, происходит вырывание частиц металла с поверхности сварочной ванны и соседних зон относительно холодного металла.

Степень катодного распыления зависит главным образом от массы положительных ионов, которые в процессе сварки бомбардируют катод. Например, в среде аргона наблюдается более интенсивное катодное распыление, чем в среде гелия. По убывающей склонности к катодному распылению металлы располагают в следующем порядке: Mg, Al, Si, Zn, W Fe, Ni, Pt, Cu, Bi, Sn, Sb, Pb, Ag, Cd.

Сварочную дугу в защитных газах можно классифицировать по следующим основным признакам:

применяемому для защиты зоны сварки газу- активному или нейтральному;

способу защиты зоны сварки- одиночным газом, смесью газов или комбинированным;

применяемому для сварки электроду — плавящемуся или не плавящемуся;

применяемому току — постоянному или переменному.

Сварка не плавящимся электродом

Условием стабильного горения дуги при дуговой сварке в защитной среде инертных газов на переменном токе является регулярное восстановление разряда при смене полярности.

Потенциал возбуждения и ионизации инертных газов аргона и гелия выше, чем у кислорода, азота и паров металла, поэтому для возбуждения дуги переменного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода.

Сварочная дуга в среде инертных газов (аргона или гелия отличается высокой стабильностью и для ее поддержания требуется небольшое напряжение. Высокая подвижность электронов обеспечивает достаточное возбуждение и ионизацию нейтральных атомов при столкновении с ними электронов.

В том случае, когда катодом является вольфрам, дуговой разряд происходит главным образом за счет термоэлектронной миссии благодаря высокой температуре плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама, что обусловливает неодинаковые условия горения дуги при прямой и обратной полярности.

При обратной полярности (изделие является катодом минус) напряжение при возбуждении дуги должно быть больше, чем при прямой полярности. Поэтому из-за значительной разницы в свойствах вольфрамового электрода и свариваемого металла кривая напряжения дуги имеет не симметричную форму, а в ней появляется постоянная составляющая, которая вызывает появление в сварочной цепи постоянной составляющей тока.

Постоянная составляющая тока в свою очередь создает постоянное магнитное поле в сердечнике трансформатора и дросселя, что приводит к уменьшению мощности сварочной дуги и ее устойчивости.

Появление в цепи постоянной составляющей тока не обеспечивает нормального ведения процесса сварки и особенно при сварке алюминиевых сплавов, так как сварочная ванна даже при небольшом содержании кислорода ц азота покрывается тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, которые препятствуют сплавлению кромок и формированию шва.

Очищающее действие сварочной дуги при сварке переменным током проявляется в те полупериоды, когда катодом является изделие благодаря катодному распылению, так как в этом случае происходит разрушение окисной и нитридной пленок.

При обратной полярности применяют низкие плотности тока, а практически такая дуга не применяется. При прямой полярности тепла выделяется меньше на электроде, так как его значительная часть расходуется на плавление свариваемого металла.

Сварка плавящимся электродом

При дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов геометрическая форма сварного шва и его размеры зависят от мощности сварочной дуги, характера переноса металла через дуговой промежуток, а также от взаимодействия газового потока и частиц металла, пересекающих дуговой промежуток, с ванной расплавленного металла.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как найти общее сопротивление 3 резисторов

В процессе сварки на поверхность сварочной ванны оказывает давление столб дуги за счет потока газов, паров и капель металла, вследствие чего столб дуги погружается в основной металл, увеличивая глубину проплавления.

Поток газов и паров металла, направляемый от электрода в сварочную ванну, создается благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. Сила воздействия сварочной дуги на ванну расплавленного металла характеризуется ее давлением, которое будет тем больше, чем концентрированнее поток газа и металла.

Концентрация потока металла увеличивается с уменьшением размера капель, который определяется составом металла, защитного газа, а также направлением и величиной сварочного тока.

Сварочная дуга, образованная в результате плавления электрода в среде инертных газов, имеет форму конуса* столб которой состоит из внутренней и внешней зоны.

Внутренняя зона имеет яркий свет и большую температуру.

Во внутренней зоне происходит перенос металла, и ее атмосфера заполнена святящимися парами металла. Внешняя зона имеет менее яркий свет и представляет собой ионизированный газ.

Металлургия сварки в защитных газах

Газы по защитному свойству расплавленного металла сварочной ванны от воздействия азота и кислорода воздуха подразделяются на инертные и активные.

К инертным газам относятся аргон и гелий, которые практически не взаимодействуют с расплавленным металлом сварочной ванны.

К активным газам относятся углекислый газ, азот, водород и кислород.

Активные газы по своему химическому взаимодействию с расплавленным металлом сварочной ванны могут быть нейтральными и реагирующими. Например, азот по отношению к меди является нейтральным газом, т. е. не образует с медью никаких химических соединений. Активные газы и продукты их распада в процессе дугового разряда, т. е.

во время сварки, могут соединяться с расплавленным металлом сварочной ванны и растворяться в нем, из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва, а его химический состав не будет соответствовать установленным требованиям стандартов.

Однако следует отметить, что некоторые растворимые в металле активные газы не всегда бывают вредными примесями.

Например, азот в углеродистых сталях является вредной примесью (образуются нитриды), из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва и стойкость к старению, тогда как в сталях аустенитного класса азот является полезной добавкой.

При аргонодуговой сварке углеродистых сталей для поддува можно применять не только аргон или углекислый газ, но и азот, если в сварочную ванну будут введены элементы-раскислители в виде кремния и марганца. Поэтому выбор газа и присадочного материала должны обеспечивать заданные механические свойства, химический состав и структуру сварного шва.

При сварке в защитной среде инертных газов расплавленный металл сварочной ванны изолирован от воздействия кислорода и азота воздуха; поэтому металлургические процессы могут происходить между элементами, содержащимися только в расплавленном металле сварочной ванны.

Так, например, если в сварочной ванне содержится некоторое количество кислорода в виде закиси железа FeO, то при наличии достаточного количества углерода будет образовываться нерастворимая в металле окись углерода [C] + [O] = CO.

В следствии того , что расплавленный металл сварочной ванны кристаллизуется, а газ выйти не успевает, то в нем будут образовываться поры.

Расплавленный металл сварочной ванны может насыщаться кислородом, находящимся в инертном газе, в виде свободного кислорода и паров воды. Поэтому для подавления реакции окисления углерода в период кристаллизации расплавленного металла сварного шва в сварочную ванну через присадочный материал должны быть введены элементы- раскислители в виде кремния и марганца.

При сварке легированных сталей, имеющих в своем составе необходимое количество раскислителей, реакция образования окиси углерода подавляется. Таким образом, при сварке в защитных газах для подавления образования окиси углерода, способной образовывать поры в сварном шве и устранения азотирования сварного шва, необходимо в сварочную ванну ввести злементы-раскислители.

При сварке в защитной среде углекислого газа последний, защищая расплавленный металл сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, сам в свою очередь, разлагаясь в дуговом разряде, является окислителем металла

где FeO — закись железа, растворяющаяся в железе.

Таким образом, как и при сварке в защитной среде инертных газов, в этом случае образуется окись углерода, которая в процессе кристаллизации металла сварочной ванны создает в нем поры. Для подавления образования окиси углерода (СО) через присадочную проволоку в расплавленный металл сварочной ванны вводятся элементы-раскислители — кремний и марганец.

Вопросы для самопроверки

  1. В чем заключается сущность дуговой сварки в защитных газах?
  2. Как классифицируются способы сварки в защитных газах?

Источник: http://metallurgu.ru/books/item/f00/s00/z0000021/st081.shtml

Защитные газы для сварки – Осварке.Нет

Защитными газами называют инертные и активные газы, которые используют в нескольких сварочных процессах, в первую очередь для механизированной сварки и ручной дуговой сварке вольфрамовым электродом.

Предназначение защитного газа — защита зоны сварки от воздействия с кислородом и других элементов находящихся в воздухе. В зависимости от свариваемого материала влияние атмосферных газов может затруднять процесс сварки и приводит к снижению качества шва. Защитные газы делятся на две категории: инертные и активные.

Неправильный выбор сварочного газа может привести к пористости шва, слабой дуге и чрезмерному разбрызгиванию металла.

Инертные защитные газы

Инертные газы используют для сварки вольфрамовым электродом, а также для сварки цветных металлов в среде защитных газов. Среди благородных газов только два, аргон и гелий достаточно экономичны, чтобы их можно было использовать при сварке. В чистом виде аргон и гелий используются только для некоторых цветных металлов.

Аргон (Ar) — бесцветный газ, не имеет запаха, не горючий, тяжелее воздуха в 1,5 раза. Аргон не растворяется в металлах. Рекомендуется для сварки сталей и чистого алюминия.

Гелий (He) — бесцветный газ, не имеет запаха, легче воздуха, поэтому требует повышения расхода газа. При одинаковых значениях силы тока, дуга в гелии выделяет до 2 раз больше энергии, чем в аргоне. Гелий используют для сварки химически чистых и активных материалов, а также сплавов алюминия и магния.

Азот (N2) не вступает в реакцию с медью, поэтому при сварке меди и ее сплавов азот можно считать инертным газом.

Способны защищать зону сварки от воздействия воздуха, но сами растворяются в жидком металле или вступают в химическое взаимодействие с ним. Активные защитные газы включают углекислый газ, кислород, азот и водород. Большинство из этих газов влияют на качество сварного шва и процесс сварки, но при не большем их содержании в контролируемых количествах могут улучшить свойства шва.

Кислород (O2) — газ без запаха, вкуса и цвета. Является негорючим газом, но активно поддерживает горение. Самостоятельно как защитный газ не используется, но применяется для приготовления сварочных смесей с инертными и активными газами.

Углекислый газ (CO2) — бесцветный газ имеющий слабый запах, с резко выраженными окислительными свойствами. Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, пригодный для сварки чугуна, низко- и среднеуглеродистых сталей, низколегированных коррозионностойких сталей.

Водород (H) — используется для сварки никеля и некоторых нержавеющих сталей, особенно толстых деталей. Улучшает текучесть металла и чистоту поверхности, однако может вызывать хрупкость при взаимодействии с углеродистыми сталями, поэтому его использование ограничено некоторыми нержавеющими сталями.

Газовые смеси

Газовые смеси служат для улучшения процесса сварки и качества сварного шва за счет использования сильных сторон каждого из газов.

Смеси аргона и углекислоты в соотношении 75-80% и 20-25% обеспечивает понижение разбрызгивания жидкого металла, увеличивает производительность и обеспечивает хорошие свойства сварочного соединения. Требует более тщательной очистки сварочных кромок перед сваркой, чем при сварке в чистой углекислоте. Рациональное применение для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Смесь аргона (50%) и гелия (50%) используется для сварки титановых и алюминиевых сплавов.

Смесь аргона и кислорода (1-5%) способствует стабилизации процесса сварки, увеличивает текучесть жидкого металла и является причиной мелкокапельного переноса металла. Рационально использование для сварки низкоуглеродистых сталей и нержавейки.

Смесь углекислого газа (60-80%) и кислорода (20-40%) способствует повышению температуры расплавленного металла и окислительных свойств. Для сварки в этой смеси используют проволоки с повышенным содержанием раскислительных вещество, например проволока марки Св-08Г2СЦ. Рациональное применение для сварки углеродистых, легированных и некоторых высоколегированных сталей.

Трехкомпонентная смесь аргона (75%), углекислоты (20%) и кислорода (5%) дает наиболее лучший эффект при сварке углеродистых сталей, нержавеющих и высоколегированных сталей. Стабилизирует процесс сварки, понижает разбрызгивание, позволяет избежать пористости швов.

Источник: http://osvarke.net/materialy/zashhitnye-gazy/

Центр знаний эса

Основными задачами защитного газа являются защита сварочной ванны от воздействия атмосферы, а именно от окисления и поглощения азота, а также стабилизация электрической дуги. Выбор защитного газа может также повлиять на характеристики профиля провара шва.

Защитные газы

Защитные газы для процессов MIG/GMAW сварки

Основным газом для MIG/MAG сварки является аргон (Ar). Гелий (He) можно добавлять для увеличения глубины проплавления и текучести сварочной ванны. Аргон или смесь аргона с гелием можно использовать для сварки всех сортов стали.

Однако для стабилизации дуги, улучшения текучести, а также для улучшения качества наплавленного металла, как правило, требуется незначительное добавление кислорода (O2) или углекислого газа (CO2).

Также для сварки нержавеющей стали имеются газы с небольшим содержанием водорода(H 2).

В таблице ниже приводится список подходящих защитных газов для MIG/MAG сварки, в зависимости от типов нержавеющей стали и типов дуги.

Основной металл (тип материала)
Аустенитная нержавеющая сталь Дуплексная нержавеющая сталь Супердуплексная нержавеющая сталь Ферритная нержавеющая сталь Высоколегированная нержавеющая сталь Никелевые сплавы
Ar ● a ● a ● a
Ar + He ● a ● a ● a
Ar + (1-2)% O 2 ● b ● b (●) ● b ● c
Ar + (1-2)% CO 2 d ● e ● e (●) ● e ● c
Ar + 30% He + (1-2)% O 2 ● f ● f ● f ● f ● c
Ar + 30% He + (1-2)% CO 2 d ● f ● f ● f ● f ● c
Ar + 30% He + (1-2)% N 2 ● g

a) Предпочтительно для импульсной MIG сварки.b) Более высокая текучесть сварочной ванны по сравнению с добавлением CO2.c) За исключением 22.12.HT и 27.31.4.LCu, где предпочтительнее Ar.d) Не подходит для сварки в режиме струйного переноса, где требуется сверхнизкое содержание углерода.

e) Лучшие показатели сварки короткой дугой и позиционной сварки по сравнению с Ar + (1-2)% O2.f) Более высокая текучесть сварочной ванны по сравнению с Ar. Лучшие показатели сварки короткой дугой и позиционной сварки по сравнению с Ar + (1-2)% CO2.

g) Для сортов стали, легированных азотом.

Защитные газы для процессов TIG/GTAW сварки

Основным газом для TIG сварки является аргон (Ar). Гелий (He) можно добавлять для увеличения глубины проплавления и текучести сварочной ванны. Аргон или смесь аргона с гелием можно использовать для сварки всех сортов стали. В некоторых случаях можно добавлять азот (N2) и/или водород (H2) для получения определенных свойств. Например, добавление водорода оказывает.

схожий с добавлением гелия эффект, но намного сильнее. Тем не менее, водород не следует использовать при сварке мартенситных, ферритных или дуплексных сортов стали.

Кроме того, в случае добавления азота можно улучшить свойства наплавленного металла при сварке сплавов, легированных азотом. Окисляющие добавки не используются, так как они разрушают вольфрамовый электрод. В таблице ниже проводятся рекомендации по выбору защитного газа для TIG сварки разных сортов нержавеющей стали. При плазменно-дуговой сварке типы газов с добавлением водорода в основном используются в качестве плазменного газа, а чистый аргон — в качестве защитного.

Основной металл (тип материала)
Аустенитная нержавеющая сталь Аустенитная нержавеющая сталь Аустенитная нержавеющая сталь Аустенитная нержавеющая сталь Аустенитная нержавеющая сталь Nickel alloys
Ar
Ar + He a ● a
Ar + (2-5)% H 2 a,b ● b ● b ● b
Ar + (1-2)% N 2
Ar + 30% He + (1-2)% N 2

a) Улучшает поток по сравнению с чистым Ar.
b) Предпочтительно для автоматизированной сварки. Высокая скорость сварки. Риск образования пористости при многопроходной сварке.

Защита корня шва

Идеальные результаты сварки без ухудшения коррозийной стойкости и механических свойств можно получить только с использованием газа, защищающего корень шва, с очень низким содержанием кислорода. Для достижения наилучших результатов, допускается не более 20 промилле O2 с корневой стороны.

Этого можно достичь с помощью продувочной установки и контролировать с помощью современного оксиметра. Аргон на сегодняшний день является наиболее распространенным газом для защиты корня шва при сварке нержавеющих сталей. Газ Formiergas (N2 + 5 — 12% H2) является превосходной альтернативой в случае сварки традиционных аустенитных сталей. Газ содержит активный компонент H2, который снижает уровень кислорода в зоне сварки.

В сварке дуплексных сталей можно использовать азот, чтобы избежать потери азота в наплавленном металле. Чистота газа, используемого для защиты корня шва, должна быть не менее 99.995%. В случаях, когда продувка газом невозможна, альтернативой может послужить флюс для защиты корня шва.

Защита расплавленным шлаком

В процессах дуговой сварки под флюсом (SAW) и электрошлаковой сварки (ESW), защита обеспечивается сварочным флюсом, который полностью покрывает расходный материал, дугу и сварочную ванну. Флюс также стабилизирует электрическую дугу. Флюс плавится под воздействием тепла, выделяемого сварочным процессом, создавая покрытие из расплавленного шлака, которое эффективно защищает сварочную ванну от воздействия окружающей атмосферы.

Источник: https://www.esab.ru/ru/ru/education/blog/exaton-shielding-the-weld.cfm

Каковы достоинства дуговой сварки в защитных газах

Дугова́я сва́рка в защи́тных га́зах — дуговая сварка с использованием газов для защиты места сварки от влияния атмосферных газов.

Общие сведения [ править | править код ]

В англоязычной иностранной литературе именуется как gas metal arc welding ( GMA welding, GMAW ), в немецкоязычной литературе — metallschutzgasschweißen ( MSG ). Разделяют сварку в атмосфере инертного газа ( metal inert gas, MIG ) и в атмосфере активного газа ( metal active gas, MAG ).

Этим видом сварки производится ручная сварка, полуавтоматическая, автоматическая в различных пространственных положениях, черных и цветных металлов и сплавов толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.

Сущность [ править | править код ]

Способ дуговой сварки в защитных газах заключается в том, что в зону дуги поступает защитный газ. Выделяемое дугой тепло расплавляет основной металл и электрод. Остывая, металл сварочной ванны образует сварочный шов. Защитный газ изолирует расплавленный металл от газов в воздухе, препятствуя их взаимодействию.

По виду применяемых защитных газов, этот вид сварки разделяется на сварку:

  • В инертных газах;
  • В активных газах;
  • В смеси инертных и активных газах;
  • Со струйной защитой.

В качестве защитных газов в сварочном процессе используются инертные (аргон и гелий), активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы, газовые смеси (Аг + Не, Аг + СО2, Аг + О2, СО2 + О2 и др.).

Активные газы используются для обеспечения необходимых свойств шва свариваемых металлов. Используя газовые смеси, добиваются устойчивости дуги, улучшение формы шва, уменьшения разбрызгивания свариваемого металла.

Дуговая сварка в защитных газах по виду дуги различается на:

  • Сварку постоянной дугой;
  • Сварку импульсной дугой.

В зависимости от типа электродов сварка в защитных газах разделяется на сварку плавящимся или неплавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом применяются инертные газы — аргон и гелий или их смеси.

Недостатки [ править | править код ]

  • По сравнению со сваркой под флюсом необходимо применение защитных мер против светового и теплового излучения дуги.
  • Сравнительно большие размеры горелок для сварки в среде защитных газов делают сложной или невозможной сварку в узких и труднодоступных местах.
  • Необходимость в баллонах с газом увеличивает размеры и вес оборудования сварочного поста, что затрудняет его перемещение с места на место.

Преимущества [ править | править код ]

  • высокое качество соединения при работе с разными металлами и сплавами вне зависимости от пространственного положения детали;
  • широкий диапазон толщин свариваемого металла — от десятой доли до нескольких десятков миллиметров;
  • возможность визуального контроля сварочной дуги и ванны, процесса образования сварочного шва;
  • узкая зона термического воздействия;
  • при многослойной сварке не надо зачищать швы;
  • высокая производительность работ;
  • не надо удалять флюс или шлак, зачищать швы.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что входит в понятие электроустановка

Оборудование [ править | править код ]

В комплект оборудования для сварки с защитными газами входят сварочная аппаратура (трансформаторы, инверторы, блоки питания, горелки, маски), газовая аппаратура (баллоны, шланги, расходомеры).

Прочность скрепления деталей зависит не только от навыков специалиста, но и от условий, в которых ведётся работа. Чтобы соединение получилось на надлежащем уровне, в точке плавления повинны присутствовать исключительно электрод и присадочные материалы.

Попадание второстепенных элементов способно оказать негативное воздействие на спайку. Решить задачу помогла эксплуатация специальных газообразных субстанций, а сама технология появились в далёком 1920 году. Помимо защищающего слоя они помогают сделать швы чистыми, без шлака и трещин, что соответствует ГОСТУ.

Это ключевая причина, по которой промышленность предприимчиво употребляет подобные сварочные методы.

Сущность способа

Сварка заготовок в среде защитных газов – одна из подвидов дугового скрепления, но здесь в точку расплавки подаётся аргон, азот, кислород и прочее. Если есть необходимость интегрировать низкоуглеродистую или легированную сталь, к газу добавляют 1-5% кислорода. Такие пропорции снижают критическое напряжение, что уберегает от возникновения пор и повышает качество спайки.

Для производства с плавящимся стержнем смешивают аргон и 10-20% диоксида углерода. Это даёт такие же показатели, как и в предыдущем случае, однако, прибавляет постоянства дуге и оберегает область от сквозняков. Сама методика пользуется популярностью преимущественно в обработке тонких листов металла.

В ходе глубокой проплавки применяют «СО2» и 20% «О». Смесь наделена повышенными окислительными свойствами, придаёт хорошую форму, защищает плиты от пористости. Аналогичные показатели характерны и для других соединений, но каждая процедура имеет индивидуальный подход, который будет зависеть от обстановки, толщины объекта и других параметров.

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

Несмотря на высочайшие результаты, стыковочная плоскость вынуждена быть тщательно обработана последующими методиками:

  • выравнивание;
  • очистка от ржавчины;
  • удаление зазубрин;
  • подогрев.

Если подготовительные манипуляции будут выполнены неправильно, это приведёт к возникновению сварного брака.

Технология сварки

Дуговая сварка, проходящая в защитном газе, подразумевает использование двух подходов: неплавящимся и плавящимся шпилями. Первая разновидность делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава. Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции. Чтобы обеспечить оптимальную сохранность среды потребляют несколько вариаций:

  1. Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
  2. Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
  3. Комбинированные примеси. Сюда относятся комбинации предыдущих пунктов. Автоматическая сварка в среде настоящих защитных газов нужна для улучшения технических атрибутов и формирования качественного шва.

Технология сварки в защитном газе

Выбор будет отличаться от химического состава металла, экономностью процедуры, свойством скрепления и иными нюансами.

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

Инертные газообразные примеси повысят устойчивость дуги и дадут возможность проводить более глубокую расплавку. Смесь подаётся в динамическую область несколькими потоками: центральным (параллельно стержня), боковым (сбоку, отдельно от стержня), парой концентрических струй и в подвижную насадку, которую монтируют над рабочей средой. Дуговая сварка в любом защитном газе создаёт приемлемые тепловые параметры, которые положительно сказываются на модели, размере и качестве шва.

Для снабжения газового потока расходуют специализированные сопла, но в некоторых обстоятельствах объекты помещаются в прозрачные камеры, которые устанавливаются над стыком. К данному приёму прибегают довольно редко, и, в основном, для скрепления крупногабаритных составляющих.

Режимы

Для этих операций чаще пускают в дело инверторные агрегаты полуавтоматического класса. С их поддержкой проводится настройка электричества и подаваемого напряжения. Также эти станции служат базовым источником питания, а их мощность и опции регулирования варьируются в зависимости от модели. Если есть потребность провести стандартную деятельность (без оборота толстых и непопулярных сплавов), можно выбрать самую простую аппаратуру.

Режимы сварки в углеродном газе

Дуговая автоматизированная сварка в защитных газах может различаться по многим величинам, большинство из которых определяется по положениям: 1-е радиус проволоки, 2-е её диаметр, 3-е сила электричества, 4-е напряжение, 5-е скорость подачи контакта, 6-е расход газа. А выглядит всё так:

  • 15см, 0.8мм, 120А, 19В, 150мч, 6едмин;
  • 7мм, 1мм, 150А, 20В, 200мч, 7едмин;
  • 2мм, 1.2мм, 170А, 21В, 250мч, 10едминут;
  • 3мм, 1.4мм, 200А, 22В, 490мч, 12едмин;
  • 4-5мм, 0.16см, 250А, 25В, 680мч, 14едминут;
  • более 0.6см, 1.6мм, 300А, 30В, 700мч, 16едмин.

Эти характеристики являются стандартными, и рассчитаны для процессов с углекислотой.

Ручной способ и сваривание в камере

Агрегаты полуавтоматического типа, сопровождаемые использованием оградительной среды, подразделяются на два подхода: локальный и общий типы. В большинстве случаев эксплуатируют первая версия, где защитная субстанция поступает на прямую из сопла.

Такая методика даёт возможность варить любые изделия, однако, результат не всегда может быть на удовлетворительном уровне.

Попадание воздуха в зону плавления сильно снизит характеристики шва, и чем больше предмет, тем выше шансов получить спайку низкого качества.

Источник: https://crast.ru/instrumenty/kakovy-dostoinstva-dugovoj-svarki-v-zashhitnyh

газы

Дуговая сварка в защитных газах имеет высокую производительность, легко поддается автоматизации и позволяет выполнять соединение металлов без применения электродных покрытий и флюсов. Этот способ сварки нашел широкое применение при изготовлении конструкций из сталей, цветных металлов и их сплавов.
Классификация способов дуговой сварки в защитных газах приведена на рис. 91.

Дуговая сварка в защитных газах может быть выполнена плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродами.
Для защиты зоны сварки используют инертные газы гелий и аргон, а иногда активные газы — азот, водород и углекислый газ. Применяют также смеси отдельных газов в различных пропорциях. Такая газовая защита оттесняет от зоны сварки окружающий воздух. При сварке в монтажных условиях или в условиях, когда возможно сдувание газовой защиты, используют дополнительные защитные устройства.

Эффективность газовой защиты зоны сварки зависит от типа свариваемого соединения и скорости сварки. На защиту влияет также размер сопла, расход защитного газа и расстояние от сопла до изделия (оно должно быть 5 — 40 мм).

Преимущества сварки в защитных газах следующие: нет необходимости применять флюсы или покрытия, следовательно, не требуется очищать швы от шлака;
высокая производительность и степень концентрации тепла источника позволяет значительно сократить зону структурных превращений;
незначительное взаимодействие металла шва с кислородом и азотом воздуха;
простота наблюдения за процессом сварки;
возможность механизации и автоматизации процессов.

Иногда применяют двойную защиту сварочной дуги (комбинированную). Надежность защиты зоны сварочной дуги зависит от теплофизических свойств и расхода газа, а также от конструктивных особенностей горелки и режима сварки. Подаваемые в зону сварочной дуги защитные газы влияют на устойчивость дугового разряда, расплавление электродного металла и характер его переноса.

Размер капель электродного металла уменьшается с увеличением сварочного тока, а увеличение глубины проплавления с увеличением сварочного тока связано с более интенсивным вытеснением жидкого металла из-под электрода вследствие давления сварочной дуги.
При сварке плавящимся электродом дуга горит между изделием и расплавляемой сварочной проволокой, подаваемой в зону сварки. При сварке неплавящимся электродом (вольфрамовые прутки) сварочная дуга может быть прямого или косвенного действия.

Разновидностью сварочной дуги косвенного действия может быть дуга, горящая между вольфрамом, и беспрерывно подаваемой в зону дуги сварочной проволокой.
Защитное свойство струи инертного газа зависит от чистоты газа, параметров струи и режима сварки. Одним из наглядных способов оценки защитных свойств является определение диаметра зоны катодного распыления при возбуждении дуги переменного тока между вольфрамовым электродом и свариваемым металлом.

В период, когда катодом является свариваемый металл, происходит вырывание частиц металла с поверхности сварочной ванны и соседних зон относительно холодного металла. Степень катодного распыления зависит главным образом от массы положительных ионов, которые в процессе сварки бомбардируют катод. Например, в среде аргона наблюдается более интенсивное катодное распыление, чем в среде гелия По убывающей склонности к катодному распылению металлы располагают в следующем порядке:

Mg, Al, Si, Zn, W, Fe, Ni, Pt, Cu, Bi, Sn, Sb, Pb, Ag, Cd.

Сварочную дугу в защитных газах можно классифицировать по следующим основным признакам:
применяемому для защиты зоны сварки газу — активному или нейтральному;
способу защиты зоны сварки — одиночным газом, смесью газов или комбинированным;
применяемому для сварки электроду — плавящемуся или неплавящемуся;
применяемому току — постоянному или переменному.

Сварка неплавящимся электродом

Условием стабильного горения дуги при дуговой сварке в защитной среде инертных газов на переменном токе является регулярное восстановление разряда при смене полярности. Потенциал возбуждения и ионизации инертных газов аргона и гелия выше, чем у кислорода, азота и паров металла, поэтому для возбуждения дуги переменного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода.

Сварочная дуга в среде инертных газов (аргоне или гелии) отличается высокой стабильностью и для ее поддержания требуется небольшое напряжение. Высокая подвижность электронов обеспечивает достаточное возбуждение и ионизацию нейтральных атомов при столкновении с ними электронов.

В том случае, когда катодом является вольфрам, дуговой разряд происходит главным образом за счет термоэлектронной эмиссии благодаря высокой температуре плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама, что обусловливает неодинаковые условия горения дуги при прямой и обратной полярности. При обратной полярности (изделие является катодом — минус) напряжение при возбуждении дуги должно быть больше, чем при прямой полярности.

Поэтому из-за значительной разницы в свойствах вольфрамового электрода и свариваемого металла кривая напряжения дуги имеет не симметричную форму, а в ней появляется постоянная составляющая, которая вызывает появление в сварочной цепи постоянной составляющей тока. Постоянная составляющая тока в свою очередь создает постоянное магнитное поле в сердечнике трансформатора и дросселя, что приводит к уменьшению мощности сварочной дуги и ее устойчивости.

Появление в цепи постоянной составляющей тока не обеспечивает нормального ведения процесса сварки и особенно при сварке алюминиевых сплавов, так как сварочная ванна даже при небольшом содержании кислорода и азота покрывается тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, которые препятствуют сплавлению кромок и формированию шва.

Очищающее действие сварочной дуги при сварке переменным током проявляется в те полупериоды, когда катодом является изделие благодаря катодному распылению, так как в этом случае происходит разрушение окисной и нитридной пленок.
При обратой полярности применяют низкие плотности тока, а практически такая дуга не применяется. При прямой полярности тепла выделяется меньше на электроде, так как его значительная часть расходуется на плавление свариваемого металла.

Сварка плавящимся электродом

При дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов геометрическая форма сварного шва и его размеры зависят от мощности сварочной дуги, характера переноса металла через дуговой промежуток, а также от взаимодействия газового потока и частиц металла, пересекающих дуговой промежуток, с ванной расплавленного металла.

В процессе сварки на поверхность сварочной ванны оказывает давление столб дуги за счет потока газов, паров и капель металла, вследствие чего столб дуги погружается в основной металл, увеличивая глубину проплавления. Поток газов и паров металла, направляемый от электрода в сварочную ванну, создается благодаря сжимающемуся действию электромагнитных сил.

Сила воздействия сварочной дуги на ванну расплавленного металла характеризуется ее давлением, которая будет тем больше, чем концентрированнее поток газа и металла. Концентрация потока металла увеличивается с уменьшением размера капель, который определяется составом металла, защитного газа, а также направлением и величиной сварочного тока.

Сварочная дуга, образованная в результате плавления электрода в среде инертных газов, имеет форму конуса, столб которой состоит из внутренней и внешней зоны. Внутренняя зона имеет яркий свет и большую температуру.
Во внутренней зоне происходит перенос металла и ее атмосфера заполнена светящимися парами металла. Внешняя зона имеет менее яркий свет и представляет собой ионизированный газ.

Металлургия сварки в защитных газах

Газы по защитному свойству расплавленного металла сварочной ванны от воздействия азота и кислорода воздуха подразделяются на инертные и активные.
К инертным газам относятся аргон и гелий, которые практически не взаимодействуют с расплавленным металлом сварочной ванны.

К активным газам относятся углекислый газ, азот, водород и кислород,
Активные газы по своему химическому взаимодействию с расплавленным металлом сварочной ванны могут быть нейтральными и реагирующими. Например, азот по отношению к меди является нейтральным газом, т. е. не образует с медью никаких химических соединений. Активные газы или продукты их распада в процессе дугового разряда, т. е.

во время сварки, могут соединяться с расплавленным металлом сварочной ванны и растворяться в нем, из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва, а его химический состав не будет соответствовать установленным требованиям стандартов. Однако следует отметить, что некоторые растворимые в металле активные газы не всегда бывают вредными примесями.

Например, азот в углеродистых сталях является вредной примесью (образуются нитриды), из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва и стойкость к старению, тогда как в сталях аустенитного класса азот является полезной добавкой.

При аргоно-дуговой сварке углеродистых сталей для поддува можно применять не только аргон или углекислый газ, но и азот, если в сварочную ванну будут введены элементы раскислители в виде кремния н марганца. Поэтому выбор газа и присадочного материала должны обеспечивать заданные механические свойства, химический состав и структуру сварного шва.

При сварке в защитной среде инертных газов расплавленный металл сварочной ванны изолирован от воздействия кислорода и азота воздуха, поэтому металлургические процессы могут происходить между элементами, содержащимися только в расплавленном металле сварочной ванны.
Так, например, если в сварочной ванне содержится некоторое количество кислорода в виде закиси железа FeО, то при наличии достаточного количества углерода будет образовываться нерастворимая в металле окись углерода СО

[С] + [О] = СО.

Вследствие того, что расплавленный металл сварочной ванны кристаллизуется, а газ выйти не успевает, то в нем будут образовываться поры.
Расплавленный металл сварочной ванны может насыщаться кислородом, находящимся в инертном газе, в виде свободного кислорода и паров воды.

Поэтому для подавления реакции окисления углерода в период кристаллизации расплавленного металла сварного шва в сварочную ванну через присадочный материал должны быть введены элементы раскислителя в виде кремния н марганца.

При сварке легированных сталей, имеющих в своем составе необходимое количество раскислителей, реакция образования окиси углерода подавляется.

Таким образом, при сварке в защитных газах для подавления образования окиси углерода, способной образовывать поры в сварном шве и устранения азотирования сварного шва, необходимо в сварочную ванну ввести элементы раскислители.
При сварке в защитной среде углекислого газа последний, защищая расплавленный металл сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, сам в свою очередь, разлагаясь в дуговом разряде, является окислителем металла

где FeО — закись железа, растворяющаяся в железе.
Таким образом, как и при сварке в защитной среде инертных газов, в этом случае образуется окись углерода, которая в процессе кристаллизации металла сварочной ванны создает в нем поры. Для подавления образования окиси углерода (СО) через присадочную проволоку в расплавленный металл сварочной ванны вводятся элементы раскислители — кремний и марганец.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность дуговой сварки в защитных газах?
2. Как классифицируются способы сварки в защитных газах?

предыдущая страница оглавление следующая страница

Источник: http://tehinfor.ru/s_14/svarka_62.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело
Как проверить уровень жидкости в аккумуляторе

Закрыть