Какие защитные газы можно применять при дуговой сварке

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

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/

Дуговая сварка в защитных газах

По сравнению с другими способами сварка в защитных газах обладает рядом преимуществ:

• высокое качество сварных соединений на разнообразных металлах и сплавах различной толщины;
• возможность сварки в различных пространственных положениях;
• возможность визуального наблюдения за образованием шва, что особенно важно при полуавтоматической сварке;
• отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
• высокая производительность и легкость механизации и автоматизации;
• низкая стоимость при использовании активных защитных газов.

Компания «НИИ КМ» предлагает широкий спектр продуктов, используемых для газовой дуговой сварки.

Основными газами, применяемыми для дуговой газовой сварки, являются:

• аргон;
• двуокись углерода;
• гелий;
• аргон-гелий (Ar-He);
• двуокись углерода-гелий-аргон (CO2+He+Ar);
• аргон-кислород (Ar+O2);
• аргон-двуокись углерода (Ar+CO2);
• двуокись углерода-кислород-аргон (CO2+O2+Ar);
• двуокись углерода-азот-аргон (CO2+N2+Ar).

Аргон

Аргон (Ar)применяется для сварки цветных металлов: алюминий, медь, магниевые сплавы; химически активных металлов: цирконий и титан. Аргон обеспечивает прекрасную свариваемость, глубину проплавления и сварной шов для всей перечисленных выше металлов.

Для сварки черных металлов аргон обычно используются в смеси с другими газами — кислородом, гелием, двуокисью углерода или водородом. Низкий ионизационный потенциал аргона помогает получить превосходный профиль сварочного шва и стабильные показатели сварки.

Аргон-гелий (Ar+He)

Гелий часто смешивают с аргоном, чтобы получить дополнительные преимущества от использования двух газов. Аргон обеспечивает стабильность горения дуги и очистку сварочного шва, в то время как гелий способствует более глубокому проникновению металла по всей ширине проплавления.

Газовые смеси гелий-аргон применяются в основном для сварки цветных металлов: алюминий, медь, никелевых и магниевых сплавов, а также химически активных металлов. Добавка гелия в аргон увеличивает теплопередачу. Чем тоньше металл, тем выше должно быть процентное содержание гелия.

Низкое процентное содержание (менее 20%) будет оказывать отрицательное влияние на сварочную дугу. Увеличение процентного содержания гелия увеличивает в свою очередь напряжение тока, разбрызгивание, ширину шва и глубину проникновения, однако при этом снижается пористость шва при сварке алюминия.

Для того, чтобы получить стабильное нанесение расплавленного металла, содержание аргона в газовой смеси с гелием должно быть не менее 20%.

Двуокись углерода — гелий — аргон (CO2+He+Ar)

Добавки гелия и двуокиси углерода в аргон увеличивают теплопередачу, что улучшает проникновение, текучесть металла и профиль сварочного шва.

Эти смеси были разработаны для электродуговой и импульсной дуговой способов сварки, которые применяются для углеродистых и низколегированных сталей.

Их можно использовать для любой толщины металла, при этом они обеспечивают лучшую свариваемость металла, чем при использовании традиционных двухкомпонентных сварочных смесей (даже в присутствии ржавчины, масла и окалины).

Аргон-кислород (Ar+O2)

Добавка в небольших количествах кислорода (1-2%) в аргон значительно стабилизирует сварочную дугу, увеличивает скорость капельного переноса присадочного металла, снижает струйный перенос и влияние на форму сварочного шва.

Двуокись углерода — аргон (CO2+Ar)

Применяются в основном для сварки углеродистых и низколегированных сталей, а также, в редких случаях, имеют ограниченное применение для сварки нержавеющей стали. Двуокись углерода добавляется в аргон при повышенном содержании последнего с целью снижения эффекта разбрызгивания металла.

Двуокись углерода-кислород-аргон (CO2+O2+Ar)

Газовые смеси, включающие эти три компонента, являются универсальными из-за их способности работать, используя короткозамкнутый, струйный, глобулярный, импульсный, высокоплотный режимы переноса металла. Преимуществом данных смесей является возможность сваривать углеродистые и низколегированные сталей любой толщины, используя также любые приемлемые способы переноса.

Двуокись углерода-азот-аргон (CO2+N2+Ar)

Данные газовые смеси выпускаются с достаточно точными значениями содержания всех указанных компонентов. Это необходимо для их использования при сварке широкой гаммы нержавеющих сталей. Эти смеси прекрасно подходят для всех видов сварки прихватывающим швом. При этом могут применяться практически все способы переноса металла (такие как короткозамкнутый, импульсный и, наиболее распространенный, струйный).

При определенных содержаниях CO2 такие газовые смеси можно применять для сварки аустенитной нержавеющей стали, особенно в тех случаях, когда важно контролировать содержание углерода при сварке. Добавка азота улучшает рабочие характеристики дуги за счет повышения ее стабильности, глубину проплавления, а также предотвращает неровности в свариваемых деталях.

Эти смеси также помогают поддерживать необходимый уровень содержания азота в свариваемом металле, в особенности в таких материалах как стали, выплавленные дуплекс-процессом, для которых контроль на химическом уровне является критичным с целью обеспечения целостности микроструктуры металла и увеличения устойчивости к коррозии.

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

EWM AG — Schweißgeräte und Zubehör von EWM

Как можно понять из самого названия метода, для сварки TIG обычно используют инертные газы. Защитные газы нормированы в стандарте EN 439. Согласно данному стандарту они имеют обозначения l1, l2 и l3. Наиболее часто при сварке TIG в качестве защитного газа применяется аргон (l1). Степень его чистоты должна составлять минимум 99,95 %.

Для металлов, имеющих очень хорошую теплопроводность, таких как алюминий или медь, используют гелий (l2). При использовании гелия в качестве защитного газа сварочная дуга имеет более высокую температуру. Но, в первую очередь, обеспечивается более равномерное распределение тепла между ядром и краем сварочной дуги. При сварке ТIG чистый гелий используется редко и только в исключительных случаях.

Вместо него в последние годы все чаще применяются смеси аргона и гелия (l3) с содержанием гелия 25, 50 или 75 %. Благодаря этому удается снизить температуру предварительного нагрева, например, толстых алюминиевых структур, для достижения достаточного провара. Более того, можно повысить скорость сварки.

При сварке ТIG нержавеющих хромоникелевых сталей для этой цели также применяют смеси аргона с водородом (R1), однако для предотвращения образования пор содержание водорода не должно превышать 5 %.

Расход защитного газа зависит от диаметра газового сопла и окружающего воздушного потока. Ориентировочным значением для аргона является объемный расход 5-10 л/мин. При ветре или сквозняке (Рис. 4) при определенных условиях расход должен быть больше. При использовании смесей аргона и гелия ввиду небольшой плотности гелия необходимо установить большее значение расхода.

Перечень защитных газов для сварки MIG/MAG приведен в стандарте EN 439. В этом стандарте определены требования ко всем защитным газам для дуговой сварки и резки. Защитные газы делятся на семь групп и несколько подгрупп.

Обзор групп защитных газов

В группу R входят смеси аргона с водородом, которые имеют раскисляющее действие. Наряду с аргоном и гелием газы группы R1 используются при сварке ТIG и плазменной сварке, а газы подгруппы 2 с высоким содержанием водорода (H) применяются для плазменной резки и защиты корня шва (формовочные газы).

Группа I

В группу I входят инертные газы. Это аргон (Ar) и гелий (He), а также смеси аргона и гелия. Они используются для сварки ТIG, MIG и плазменной сварки, а также для защиты корня шва.

Группа M

К группе M, в которую входят группы M1, M2 и M3, относят газовые смеси для сварки MAG. Каждая из этих групп имеет 3 или 4 подгруппы. Газы разделены на категории от M1.1 до M3.3 по окислительным свойствам, то есть газы M1.

1 являются слабо окисляющими, а газы M3.3 обладают наиболее сильными окислительными свойствами.

Главным компонентом всех этих газов является аргон, к активным компонентам добавляются кислород (O) или диоксид углерода (CO2) либо кислород вместе с диоксидом углерода (трехкомпонентные газы).

Группа C

В числе газов для сварки MAG в группу C входят чистый диоксид углерода и смесь диоксида углерода и кислорода. Последняя, однако, не применяется в Германии. Газы группы C обладают наиболее сильными окислительными свойствами, так как CO2 при высоких температурах сварочной дуги распадается. При этом помимо оксида углерода выделяется большое количество кислорода.

В группу F входят азот (N) и смесь азота с водородом. Оба газа можно использовать для плазменной резки и формовки.

Состав газа влияет не только на окислительные свойства, но и на электрические и физические параметры в области сварочной дуги и, следовательно, характеристики сварки. Например, при добавлении гелия к аргону улучшается теплопроводность и теплосодержание атмосферы сварочной дуги. Благодаря этому сварочная дуга более мощная, что способствует лучшему провару.

Примешивание активных компонентов к газовым смесям, помимо прочего, ведет к образованию более мелких капель при плавлении проволочных электродов. Также улучшается теплопередача в сварочной дуге. Это также позволяет добиться более качественного провара.

Требуемый расход защитного газа рассчитывается при помощи эмпирического правила: расход должен составлять 10-12 диаметров проволоки в литрах в минуту.

При сварке MIG алюминия из-за высокой окисляемости материала значения расхода должны немного превышать стандартные, а для газовых смесей аргона с гелием ввиду небольшой плотности гелия значения расхода должны быть гораздо выше. Сначала снижается давление газа, поступающего из баллона или из кольцевого трубопровода. Заданный уровень расхода можно посмотреть на манометре, выверенном с расходомерным соплом, или на расходомере с поплавковым указателем.

Обозначение	Компоненты в объемных процентах (% об.)	Типичное применение	Примечания
Группа	Индекс	окисляющий	инертный	раскисляющий	химически пассивный
CO2	O2	Ar	He	H2	N2
R	1	Остаток²	> 0-15	TIG, плазменная сварка, плазменная резка, защита корня шва
2	Остаток²	> 15-35
I	1	100	MIG, TIG, плазменная сварка, защита корня шва	инертный
2	100
3	Остаток²	> 0-95
M1	1	> 0-5	Остаток²	> 0-5	MAG	слабо окисляющий
2	> 0-5	Остаток²
3	> 0-3	Остаток²
4	> 0-25	> 0-3	Остаток²
M2	1	> 0-25	Остаток²
2	> 3-10	Остаток²
3	> 0-5	> 3-11	Остаток²
4	> 0-25	> 0-8	Остаток²
M3	1	> 25-50	Остаток²
2	> 10-15	Остаток²
3	> 5-50	> 8-15	Остаток²
C	1	100	сильно окисляющий
2	Остаток	> 0-30
F	1	100	Плазменная резка, защита корня шва	химически пассивный
2	> 0-50	Остаток	раскисляющий

Классификация защитных газов для дуговой сварки и резки

Источник: https://www.ewm-group.com/ru/fachwissen/schutzgase.html

Выбираем сварочный защитный газ

Защитный газ играет наиважнейшую роль в процессе создания качественного сварного соединения для следующих видов сварки:

• MIG — Metal Inert Gas. Метод дуговой сварки в защитной среде инертного газа с помощью плавящегося электрода в виде стальной или иной проволоки в зависимости от типа соединяемого металла.
• MAG — Metal Active Gas. Так же, метод полуавтоматической сварки, но уже в среде активного газа.
• TIG — Tungsten Inert Gas. Технология дуговой сварки в среде инертного газа неплавящимся электродом.

Зачем нужен защитный газ в сварке?

Сварочная ванна подвержена негативному влиянию кислорода из атмосферы, который может ослабить коррозионную стойкость шва, снизить его прочность и привести к образованию пор. Поток газа заключает сварочную ванну в защитную оболочку, предохраняя от вредного внешнего воздействия атмосферного воздуха, тем самым защищая затвердевающий расплавленный сварной шов от окисления, а также от содержащихся в воздухе примесей и влаги.

Виды защитных газов.

Инертные. Вид газов, которые химически не взаимодействуют с нагретым металлом и не растворяются в нем. Предназначены для сварки алюминия, магния, сварки титана и их сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом.

Пример: Аргон, Гелий, Азот (только при сварке меди и медных сплавов).

Активные. Вступают в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяются в нем.

Пример: Углекислый Газ, Водород, Кислород, Азот.

Бесцветный, неядовитый, взрывобезопасный газ без вкуса и запаха. Обычно используются для аргонодуговой TIG сварки для всех материалов и MIG сварки цветных металлов, например алюминий. Аргон химически инертен, что делает его пригодным для сварки химически активных и тугоплавких металлов. Этот газ имеет низкую теплопроводность и потенциал ионизации, что приводит к низкой передаче тепла на внешнюю область сварочной дуги. В результате формируется узкий столб дуги, который в свою очередь, создает традиционный для сварки в чистом аргоне профиль сварочного шва: глубокий и относительно узкий. Хранится и транспортируется в баллонах серого цвета с зеленой надписью.

Легче воздуха, без запаха, цвета, вкуса, не ядовит. Является одноатомным инертным газом. Чаще всего используется для аргонодуговой TIG сварки цветных металлов и для сварки в потолочном положении. Имеет высокую проводимость тепла и потенциал ионизации. При сварке гелием профиль сварочного шва получается широким, хорошо смочен по краю и с довольно высоким тепловложением. Благодаря этим особенностям его чаще всего используется в качестве добавок к аргону и применяется для сваривания химически чистых или активных металлов, алюминиевых или магниевых сплавов, для обеспечения большой глубины проплавления. Хранится и транспортируется в коричневых баллонах с белой надписью.

Углекислый газ обеспечивает довольно глубокое проплавление, поэтому популярен при сварке толстого металла.К недостаткам сварки в среде углекислого газа относится менее стабильная сварочная дуга, приводящая к большому образованию брызг. Также его возможна работа только на короткой дуге. Обычно используется для полуавтоматической MAG сварки короткой дугой и MAG сварки порошковой проволокой. Хранится и транспортируется в баллонах черного цвета с желтой надписью.

Сварочные газы, используемые как компоненты сварочной смеси газов:

Смеси газов имеют более высокие технологические показатели, чем чистые газы. При применении их в сварочном процессе мы получаем: мелкокапельный перенос жидкого металла, формирование качественного шва, уменьшение потерь на разбрызгивание.

Кислород — двухатомный, активный защитный газ. Обычно используется для MIG MAG сварки как один из компонентов сварочной смеси, в концентрации менее 10%. Кислород обеспечивает очень широкий профиль сварочного шва с неглубоким проплавлением и высокое тепловложение на поверхности металла. Кислородо-аргонные смеси обладают характерным профилем проплавления сварочного шва в виде «шляпки гвоздя». Кислород также используется в тройных смесях с СО2 и аргоном, где он обеспечивает хорошую смачиваемость и преимущества струйного переноса. Хранится и транспортируется в баллонах голубого цвета с черной надписью.

Водород — двухатомный, активный газ. Применяется при сварке аустенитной нержавеющей стали для удаления оксида и повышения тепловложения. В результате получается широкий сварочный шов с увеличенным проплавлением.Концентрация в сварочной смеси обычно не более 10%, а при плазменной резке нержавеющей стали от 30 до 40%. Хранится и транспортируется в баллонах зеленого цвета с красной надписью.

Азот используется реже всего для защитных целей сварочной ванны. Он, в основном, используется для того, чтобы повысить коррозионную стойкость в дуплексных сталях. Хранится и транспортируется в баллонах черного цвета с желтой надписью.

Сварочные смеси газов:

Отличаются от химически чистых газов более высокими технологическими показателями. Позволяют получить мелкокапельный перенос жидкого металла, формируют более качественный шов и уменьшает потери на разбрызгивание. При помощи сочетания сварочных газов можно добиться увеличения производительности процесса сварки, увеличить глубину проплавления, стабилизировать электрическую дугу, повысить качество сварного соединения.

	Сварка TIG	Сварка MIG/MAG
Сварочный газ или смесь	сталь	нерж. сталь	алюминий	сталь	нерж. сталь	алюминий
Аргон (Ar)	+	+	+	+
Гелий (He)	+
Углекислый газ (СО2)	+
Смесь Ar/ СО2	+	+
Смесь Ar/ О2	+	+
Смесь Ar/ He	+	+	+	+
Смесь Ar/ СО2/ О2	+
Смесь Ar/ H2	+
Смесь He/ Ar/ СО2	+
Смесь Ar/ He/ СО2	+	+

Стоимость сварочного газа на фоне общей стоимости сварочных работ:
Не нужно недооценивать сварочный газ, уделяя внимание исключительно оборудованию. Если тщательно подойти к вопросу правильного подбора нужного защитного газа, то это повлияет не только на качество сварного соединения и его геометрию, но и поможет избежать расходов на исправление дефектов и обработку конечного шва. Так же выбор подходящего газа сказывается на расходе сварочных материалов за счет снижения разбрызгивания.

Источник: https://www.svarbi.ru/articles/vybiraem-svarochnyy-zashchitnyy-gaz/

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.

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

Что такое дуговая сварка в защитном газе — Электропривод

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.

Сварочные смеси газов – выбираем защитную среду для дуговой сварки

Сварщики часто недооценивают вклад защитной среды в процесс сварки. Некоторые чистые газы и сварочные смеси газов могут влиять на перенос металла, состав сплава, форму шва, дымообразование и множество других характеристик.

Правильный выбор защитного газа для электродуговой сварки (MAG), дуговой сварки с флюсом (FCAW) и дуговой сварки вольфрамовым электродом (TIG) может существенно повысить интенсивность процесса, улучшить качество и скорость осаждения для данной сварной конструкции.

Влияние чистых газов на качество и производительность

Чистые газы, применяемые в сварочном деле, – это аргон, гелий и двуокись углерода. Они могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на дугу.

Сварка с применением аргона

Аргон (Ar) – одноатомный химический элемент, который широко используется в чистом виде и в составе многих сварочных смесей газов. Аргон абсолютно инертен, что делает его подходящим для работы с тугоплавкими и химически активными материалами. Он обладает низкой теплопроводностью и потенциалом ионизации, тем самым обеспечивая низкую теплопередачу в среду, окружающую дугу.

Это создаёт узкий столб дуги, что, в свою очередь, вытекает в обычный для аргона профиль проникновения – глубокий и сравнительно узкий. В процессе работы с аргоном существует небольшая тенденция к подрезам в зоне сплавления и увеличению сварного шва, что связано с недостатком тепла на внешних гранях сварочной ванны как в TIG, так и в MAG.

В MAG чистый Ar способствует струйному переносу металла.

Больше об особенностях данного газа читайте в статье: газ аргон – химические свойства и сфера применения.

Гелий (He) – одноатомный инертный газ, чаще всего используемый для сварки цветных металлов неплавящимся электродом. В отличие от аргона, гелий обладает высокой проводимостью и потенциалом ионизации, что способствует получению противоположных результатов. Гелий даёт широкий профиль, хорошее смачивание на краях шва и более высокие температуры, чем чистый Ar.

Высокий потенциал ионизации может создать трудности в возбуждении дуги, за исключением тех случаев, когда для работы с вольфрамовым электродом используется высокочастотный или емкостной способы возбуждения дуги. Помимо этого, рекомендуется больший расход газа, поскольку гелий имеет тенденцию подниматься в воздухе.

Чистый гелий способствует крупнокапельному переносу электродного материала и редко используется для GMAW, за исключением чистой меди.

Двуокись углерода (CO2) – двухкомпонентный газ, который используется в MAG и FCAW. CO2 является составной молекулой с довольно непростым взаимодействием в дуге. При температурах, появляющихся в дуге, двуокись углерода распадается на CO и O2. Это создаёт потенциал для окисления базового материала и распада сплава сварочной ванны или шва.

Воссоединение CO/O2 даёт довольно широкий профиль проникновения у поверхности шва, в то время как низкий уровень потенциала ионизации и теплопроводности создаёт горячую область в центре столба дуги. Это даёт всему шву хорошо сбалансированный в отношении ширина-к-глубине профиль проникновения.

В случае применения электродуговой сварки чистая углекислота не может создать струйный перенос металла, а только крупнокапельный, что может привести к большому количеству брызг.

Чем дополняются сварочные смеси газов

Кислород (O2) – двухатомный активный компонент, обычно используемый в газовых смесях для электродугового сварочного процесса в концентрациях ниже 10%. Кислород имеет потенциал подводимого тепла, возникающий как из энергии ионизации, так и из его энергии диссоциации (энергии, высвобождаемой путём расщепления молекулы на отдельные атомы в дуге).

На рисунке название химического элемента и его свойства

Кислород создаёт очень широкий и сравнительно мелкий профиль проникновения с высоким уровнем подводимого тепла у поверхности.

Поскольку высокий уровень тепла снижает поверхностное натяжение расплавленного металла, облегчается струйный перенос, равно как и увлажнение у шва, расположенного у кромки наружной поверхности шва.

Смеси O2/Ar демонстрируют профиль проникновения на уровне «шляпки гвоздя» при электрической дуговой сварке углеродистой стали, что является наиболее распространённым применением. O2 также используется в тримиксах с CO2 и Ar, где он дает преимущества в виде смачивания и струйного переноса металла.

Водород (H2) – двухатомный активный газ, который часто применяется в защитных сварочных смесях в концентрациях менее 10%. Водород в основном используется в аустенитных нержавеющих сталях для того, чтобы облегчить устранение оксидов или увеличить подвод тепла.

Как и со всеми двухатомными молекулами, результатом становится более горячий, широкий сварной шов. Для работы с ферритными или мартенситными сталями водород не подходит из-за проблем с растрескиванием.

При более высоких концентрациях (30-40%) H2 может использоваться для плазменной резки нержавеющих сталей с целью увеличения мощности и снижения окалины.

Азот (N2) – наименее часто используемая добавка для защитных целей. Азот в основном применяется для производства аустенита и для повышения сопротивлению коррозии в дуплексных и супер-дуплексных сталях. Для более детального ознакомления с данным химическим элементом читайте статью: технический азот и его востребованность в промышленной сфере.

Выбор защитного газа для конкретного типа сварки

В сварочном деле используются разные газовые смеси, выбор которых зависит от применяемой технологии и материала.

MAG: углеродистая сталь

Наиболее часто используемые смеси для данного материала – это Ar/CO2, Ar/O2 или все три компонента вместе.

На рисунке представлен пример cварочного полуавтомата фирмы Kaiser

• В Ar/CO2 содержание CO2 варьируется от 5% до 25%. Составы с низким содержанием двуокиси углерода обычно используются для струйного переноса металла на материалах большого сечения, или когда требуются низкие подводимые температуры и мелкое проникновение в тонких материалах.

Высокое содержание делает возможной работу в режиме короткого замыкания и дает дополнительное очищающее действие и глубокое проникновение в материалах большого сечения. Однако, увеличение содержания углекислоты также означает повышенную скорость расходования легирующих элементов.

• В смесях Ar/O2, содержание O2 варьируется от 2% до 5%. Такая защитная среда обычно используется при работе на достаточно чистых материалах. Многие производители конструкционных сталей используют Ar/O2 потому, что такой состав защитного газа позволяет работать на слегка окисленных базовых материалах. Среды с содержанием кислорода должны оцениваться на предмет потенциала истощения, который может быть значительным при больших концентрациях.

• O2 и CO2 в тримиксах находится в пределах от 2% до 8%. Составы такого типа хорошо работают как при струйном переносе, так и при переносе в режиме короткого замыкания, и могут быть использованы в работе с материалами разной толщины.

Кислород имеет склонность способствовать струйному переносу металла при низких напряжениях, в то время как двуокись углерода способствует проникновению.

 Тримиксы, содержащие Ar, CO2 и O2, делают возможным производить перенос металла при более низких напряжениях, чем многие двухкомпонентные смеси Ar/CO2.

MAG: углеродистая сталь

Наиболее распространёнными газами для работы с нержавеющей сталью являются Ar/CO2 и He/Ar/CO2.

На рисунке изображена схема классификации сталей

• Смеси Ar/CO2 обычно имеют около 2% кислорода и показывают хорошие результаты при струйном переносе металла, если допускается небольшое обесцвечивание шва.

• Тримиксы доступны в двух основных типах: насыщенные Ar и насыщенные He. Насыщенные гелием (около 90%) тримиксыиспользуются для работы в режиме короткого замыкания. Они включают небольшое количество аргона для стабилизации дуги и очень небольшое количество углекислоты для проникновения и очистки.

Насыщенные аргоном газы обычно имеют около 80% Ar, 1-2% CO2, и He в остатке.

Они традиционно используются для струйного переноса металла, поскольку высокое содержание аргона позволяет выполнять такой процесс при сравнительно низких напряжениях, в то время как гелий дает хорошую смачиваемость, плоский профиль шва, и хорошее цветовое соответствие.

TIG: алюминий 

Электрическая дуговая сварка алюминия обычно выполняется с чистым аргоном. Однако, при работе с сечениями большого размера возможно увеличение содержания гелия до 75%. Гелий делает возможными значительно лучшую смачиваемость по сравнение с чистым аргоном и более жидкую сварочную ванну, что даёт больше времени на выход примесей, вызывающих пористость. Более высокие концентрации гелия требуют значительно более высокого напряжения для струйного переноса металла, чем в случае с чистым Ar.

Также вы можете посмотреть небольшое видео о сварке тонкого алюминия методом TIG:

Кстати, больше публикаций о сварочных смесях Вы найдете в этом разделе нашего блога.

FCAW: углеродистая и нержавеющая сталь

Флюсовая технология наиболее часто выполняется в защитной среде, состоящей из 20-25% двуокиси углерода и уравновешенной аргоном.

Такой состав даёт возможность получить хорошие технические характеристики дуги: CO2 улучшает проникновение и даёт хорошие показатели формирования окалины, в то время как Ar снижает выделение побочных газов. Иногда часть углекислоты заменяется гелием для того, чтобы ещё больше снизить газовыделение.

Истощение сплава не является поводом для беспокойства при работе с флюсом, поскольку элементы, подверженные эффектам двуокиси углерода, уравновешиваются содержанием потока при производстве сварочной проволоки.

TIG: нержавейка и алюминий 

В то время как в большинстве случаев для сварочного процесса с вольфрамовым электродом используется чистый аргон, некоторые смеси разработаны для того, чтобы упростить проникновение и смачиваемость в алюминии и нержавейке. Большинство из них являются смесями Ar/He, с содержанием гелия от 10% до 75%.

Как и в случае с электродуговой сваркой, это добавление гелия облегчает смачиваемость в крупносортном алюминии и нержавеющей стали, в которых малая подвижность сварочной ванны является нежелательной. Для нержавеющей стали 300 серии возможно применение газа, содержащего от 2% до 5% водорода.

Такая добавка делает готовый шов гораздо лучше на вид.

В компании «Промтехгаз» можно купить защитные сварочные смеси газов по приемлемой цене и с возможность оперативной доставки на производственный объект.

Источник: http://xn--80affkvlgiu5a.xn--p1ai/svarochnye-smesi-gazov-vybiraem-zashhi/