Какие инертные газы применяют для сварки металлов

Критерии выбора защитного газа для полуавтоматической сварки. Виды используемых газов

В отличие от ручной дуговой сварки использование полуавтомата в большинстве случаев предполагает проведение работ непокрытым плавящимся электродом, что требует постоянной защиты сварочной ванны от пагубного воздействия атмосферного воздуха. Кроме того, некоторые металлы, склонные к быстрому поверхностному окислению, предъявляют особые требования к количеству и качеству внешней среды вокруг стыка свариваемых заготовок.

Какие газы используются для сварки полуавтоматом

Надежную защиту сварочных ванн при полуавтоматической сварке обеспечивают активные газы (метод MAG) и инертные газы (метод MIG), а также их смеси. Они формируют среду, непроницаемую для атмосферного воздуха, и удерживают ее с момента начала плавления до кристаллизации ванны. Выбор конкретного защитного материала определяется составом и характеристиками заготовок, режимом сварки, требуемым качеством шва. Рассмотрим самые востребованные газы.

Аргон

Одноатомный инертный газ аргон (Ar) нашел широкое применение как в чистом виде, так и в составе газовых смесей. Он тяжелее воздуха, бесцветен, не пахнет и не ощущается в воздухе, но опасен в больших концентрациях. Чаще всего аргон используют для соединения заготовок из цветных металлов и их сплавов, в том числе хрупких и химически активных.

Среди достоинств газа:

  • предотвращение всех посторонних химических реакций;
  • глубокое проплавление при малой ширине шва;
  • быстрый поджиг и стабильное горение дуги;
  • относительно малый расход.

Главным недостатком аргона является его дороговизна. Кроме того, в некоторых случаях газ может способствовать повышенному разбрызгиванию металла из сварочной ванны, а также не всегда обеспечивает достаточную энергию дуги.

Так, соединение толстых заготовок из тугоплавких материалов чаще проводится не чистым аргоном, а аргоносодержащими смесями.

Гелий

«Главный инертный газ» гелий (He) намного легче воздуха, не имеет цвета и запаха. Чаще всего чистый гелий используют для ответственной сварки заготовок из алюминия и его сплавов. При работе с другими цветными металлами могут использоваться смеси Ar-He и Ar-He-CO2 с различными пропорциями компонентов. Применение чистого гелия в MIG- и TIG-сварке дает такие преимущества:

  • высокая теплопроводность и, как следствие, возможность наложения широких швов;
  • высокая энергия дуги, незначительно изменяющаяся при изменении ее длины;
  • надежная изоляция сварочной ванны от любого химического воздействия.

Однако важно помнить, что гелий дорого стоит и быстро расходуется. Ему свойственно усиливать разбрызгивание расплавленного материала, а с поджигом дуги в гелиевой среде у неопытного сварщика могут возникнуть большие сложности.

Углекислый газ

Углекислота относится к активным газам, она в 1,5 раза тяжелее воздуха, бесцветна и имеет едва различимый запах. Является единственным неинертным газом, который можно применять в чистом виде. Чаще всего углекислый газ используют для защиты сварочной ванны при работе порошковыми электродами и/или на короткой дуге. Это связано с такими его преимуществами:

  • крайне высокая энергия дуги;
  • быстрое и глубокое проплавление;
  • очень низкая стоимость.

Углекислый газ не полностью исключает посторонние химические реакции, поэтому не рекомендуется к использованию в чистом виде с активными металлами.

Кроме того, он делает дугу нестабильной и провоцирует разбрызгивание расплавленного вещества, что затрудняет сварку.

Пиролизный газ

При нагревании древесных и некоторых других волокон до температуры не менее 450℃ выделяется несколько газов (водород, метан, этан, пропилен и т. п.), которые, смешиваясь, образуют пиролизный газ с температурой горения до 1100℃. По сравнению с другими средами пиролизная обладает такими преимуществами:

  • простота синтеза;
  • относительная дешевизна;
  • щадящая проработка сварочной ванны без риска прожогов заготовок.

При этом материал не исключает вероятность возникновения окислительных реакций при работе с химически активными металлами. Его совместное использование с другими газами не рекомендуется, а вот обеднение путем удаления лишних фракций может улучшить качество пиролизного газа.

Водород

Одноатомный газ водород – самое распространенное и самое легкое вещество в мире. При его горении выделяется до 140 кДж тепла на каждый грамм, что в 2,5 раза превышает энергоотдачу природного газа и в 1,5-2 раза – инертных веществ. При использовании в качестве защитной сварочной среды водород гарантирует:

  • равномерное проплавление ванны;
  • формирование относительно узкого аккуратного шва;
  • легкий поджиг и стабильное горение дуги;
  • защиту от подавляющего большинства окислительных реакций.

Газ дешев и легко синтезируется в промышленных условиях. Использовать его рекомендуется для сваривания толстых заготовок, в том числе из тугоплавких металлов.

Главный риск здесь связан со взрывоопасностью сжатого водорода и водородно-кислородной смеси (т. н. гремучий газ). Поэтому к условиям заполнения, хранения и использования водородных баллонов предъявляются особые требования.

Коксовый газ

Материал выделяется при нагреве каменного угля до температуры 900-1100℃. Его основными компонентами являются водород, метан и оксиды карбона, кроме того, могут содержаться смолы, сероводород, аммиак. Наличие этих примесей делает коксовый газ непригодным для сварки большинства цветных металлов. При работе со стальными заготовками коксовая среда гарантирует:

Для улучшения свойств шва проводится физико-химическое очищение коксового газа, в процессе которого частично улавливаются и связываются механические примеси, удаляются нежелательные газовые фракции.

Критерии и особенности выбора газа

Выбор типа защитной среды для полуавтоматической сварки осуществляется на основе сведений о виде и марке металла заготовок, что, в свою очередь, указывает на их физико-химические особенности. В случае сваривания разнородных материалов основным считается менее стабильный и/или более тугоплавкий. Кроме того, должны учитываться:

  1. Геометрические параметры заготовок и способ их подготовки под сварку.
  2. Наличие и вид термообработки заготовок.
  3. Технологические особенности сварочного процесса, требования к качеству шва.
  4. Технические характеристики используемого оборудования и расходных материалов.
  5. Внешние условия, в том числе: температура, влажность, наличие и сила ветра, удобство доступа к стыку.
  6. Экономические показатели (стоимость и расчетный расход газа).

В таблице ниже приведены популярные виды металлов, а также газы и газовые смеси, рекомендуемые в качестве защитной среды для их сварки.

Материал Сталь низкоуглеродистая Сталь легированная, средне- или высокоуглеродистая Алюминий и алюминийсодержащие сплавы
Ar Да Да Да
He Нет Нет Да
CO2 Да Да, ограниченно Нет
Ar+CO2 Да Да Нет
Ar+O2 Да Да, ограниченно Нет
Ar+He Нет Да Да
Ar+CO2+O2 Да Да, ограниченно Нет
Ar+H2 Да, ограниченно Да Нет
Ar+He+CO2 Да Да Нет
He+Ar+CO2 Нет Да Нет

Для MIG- и MAG-сварки подходят все указанные газы, для метода TIG рекомендуются аргон или гелий в чистом виде, а также их смесь. Иногда при работе с плавящимся электродом используют смесь аргона с водородом. Важно учитывать, что от правильного выбора защитного газа зависят:

  • качество и аккуратность шва;
  • безопасность проведения работ;
  • финансовые и трудовые затраты.

Не допускается смена защитной среды в процессе сварки, даже если она проходит послойно с полной кристаллизацией. Подача газа должна начинаться за 15-30 секунд до поджига дуги и завершаться после затвердевания ванны.

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.

Основные сварочные газы:

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.

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.

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.

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.

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%.

Азот используется реже всего для защитных целей сварочной ванны. Он, в основном, используется для того, чтобы повысить коррозионную стойкость в дуплексных сталях.

Какая сварочная газовая смесь лучше?

Эффективность высокотемпературной обработки металлов повышают сварочные смеси защитных газов, используемых для создания защитного облака над расплавленным металлом. Специальные газосмеси использовать при сварке гораздо выгоднее, чем чистые газы. Разработано несколько стандартизированных составов, применяемых для углеродистых, низко- и высоколегированных сталей и цветных металлов.

Экспериментально доказано, что смеси повышают качество расплава, снижают количество металлических брызг, увеличивают производительность работы сварщика. Сварочные швы становятся пластичными, заметно стабилизируется горение дуги. Влияние вредных факторов снижается за счет уменьшения задымленности, улучшаются условия труда.

Свойства и назначение

Сварочная смесь, создающая защитное облако над ванной расплава способна оказывать на процесс сварки как положительное, так и отрицательное воздействие. Инертные газы ведут себя по-разному:

  • Аргон за счет ионизации воздуха поддерживает дугу и обеспечивает качественный перенос металла. При работе с толстостенными заготовками, прокатом из металлов, имеющих высокую теплопроводность, аргон, характеризующийся слабой отдачей энергии, малоэффективен.
  • Гелий с этой точки зрения предпочтительнее, но меньше влияет на стабильность горения дуги и не улучшает перенос металла присадки на поверхность заготовок.
  • Углекислый газ обеспечивает хорошую защиту за счет высокой плотности, снижает разбрызгивание жидкого металла.

Каждый отдельный газ обладает уникальными свойствами, в смеси они нивелируют отрицательное воздействие отдельных компонентов, усиливают положительное влияние. Составы подбирались методом проб и ошибок с целью повышения качества швов и скорости сварки.

В смеси защитные газы намного эффективнее защищают ванну расплава, снижают вероятность образования дефектов.

Смеси газов

Для сварки используют 4 газообразных бесцветных вещества, вытесняющие из рабочей зоны:

  • водород, способствующий охрупчиванию металлов;
  • азот, образующий твердые шлаковые соединения;
  • кислород, активно окисляющий металлы.

Вытеснение газовоздушных компонентов происходит за счет высокой плотности защитных газов, они формируют малоподвижное облако. У всех сварочных смесей газов удельный вес больше, чем у воздуха. Концентрация компонентов подбиралась экспериментальным путем, учитывалось влияние газов на режим сварки. Смеси на основе аргона значительно расширяют возможности сварки, повышают эффективность работы сварщиков. Минимизируют риски образования дефектов в сварочных швах.

Аргон и углекислый газ

Для сваривания цветных металлов, профиля и проката из высоколегированных сталей используется сварочная смесь аргона и углекислоты. Аргон снижает активность углекислоты, а CO2 увеличивает теплопередачу аргона. Сварка углеродистых и низколегированных сталей в защитном облаке Ar+CO2 намного эффективнее, чем в каждом отдельном газе. При концентрации углекислоты в пределах 20% толстостенные металлические конструкции провариваются даже при сильной загрязненности поверхности.

Аргон и кислород

Состав применяют для сваривания низколегированных и легированных никелем сталей. При небольшой концентрации кислорода удается избежать пористости швов, аргон препятствует образованию окислов. Комбинация Ar+O2 применяется с различными видами сварочной проволоки, расширяет возможности сварочного процесса за счет повышения энергии дуги, стабильного горения. Металл быстрее проваривается. Формируются ровные шовные валики при равномерном прогреве присадочного прутка. Прочность соединения увеличивается за счет расширения диффузионного слоя.

Аргон и гелий

Инертные газы сочетают в разных пропорциях. Самые распространенные составы 7:3 и 1:1. Композиция Ar+He используется при работе с различными металлами:

  • чугуном различной плотности;
  • с низколегированными и легированными сталями с высоким содержанием никеля и хрома;
  • цветными сплавами на основе меди, алюминия;
  • тугоплавкими заготовками.

Смесь инертных газов исключает образование окалины, трещин, раковин. Часто применяется в наукоемких отраслях для автоматической сварки, где требуется высокое качество швов.

Аргон и водород

Комбинация Ar+H разрабатывалась для соединения сталей с аустенитной структурой, обладающих жаропрочностью. Смесь обеспечивает эластичность швов, процент водорода зависит от марки стали, львиную долю композиций составляет аргон, формирующий плотное защитное облако.

Аргон и активные газы

Концентрация углекислого газа в подобных газосмесях не превышает 20%, кислорода – 2%. При работе с тонкими видами проката и профиля снижают концентрацию углекислого газа, увеличивают содержание кислорода для быстрого прогрева заготовок в месте соединения. При работе с толстыми деталями повышают содержание углекислого газа. Для работы с медными сплавами в композицию вводят незначительное количество азота.

Что лучше: сварочная смесь или углекислота?

Чем лучше варить, специалисты решают самостоятельно, учитывая прочность соединений, затраты на расходные материалы. Для изоляции расплава, образуемого в процессе сварки, можно использовать инертные газы аргон и гелий, углекислоту или сварочную смесь. С введением инертных газов, которые не взаимодействуют с расплавом, в активные, снижается способность углерода растворяться в жидком металле. СО2 – активный газ, при использовании в чистом виде он насыщает стали и цветные металлы.

Преимущества применения газосмеси:

  • облегчается струйный перенос электродной наплавки;
  • швы получаются более пластичные;
  • снижается риск образования пористости;
  • ускоряется процесс расплавления металла;
  • увеличивается прочность соединений;
  • меньше дымление, выделяемые вещества удерживаются в зоне расплава;
  • при неравномерной подаче присадочной проволоки сохраняется ритмичность работы;
  • из-за минимизации разбрызгивания снижается расход электродов и проволоки.

Достоинства сварки в атмосфере углекислого газа:

  • низкая стоимость;
  • возможность варить в любом пространственном положении;
  • хорошая проварка стыков.

Производительность сварочных работ при использовании специальных смесей, защищающих ванну расплава от окисления, повышается на 50%, при этом потребление электроэнергии не увеличивается.

Подбор сварочной смеси для полуавтомата

Присадочная проволока выпускается без защитного покрытия, в полуавтоматах предусмотрена подача защитных газов. Их смешивают с расчетом, чтобы создавалась нужная температура горения, при которой металлические заготовки и проволока не слишком быстро расплавлялись. При рациональном подборе газосмеси для полуавтоматической сварки упрощается процесс формирования швов.

Таблица выбора газосмеси для различных сплавов:

При использовании вольфрамового электрода и проволочной присадки применяют составы из двух инертных газов:

  • НН-1 (полное название Helishield-Н3), в этой смеси концентрация гелия в пределах 30%, аргона не более 70%. газосмесь обеспечивает более эффективный нагрев, увеличивается скорость плавления металла, формируется ровная поверхность шва.
  • НН-2 (международная маркировка Helishield-H5) – это в равных пропорциях смешанные два инертных газа: аргон и гелий. Универсальная смесь применяется для соединения черных и цветных заготовок практически любой толщины.

Компонентный и количественный состав оказывает влияние практически на все параметры и режим сварки металлов.

Применение смесей

Бескислородные смеси выбирают при скоростной проходке и сварке цветных металлов. Они дают великолепные чистые швы с гладким профилем, окисление поверхности незначительное, обеспечивают низкий уровень армирования и обеспечивает высокую скорость проходки. Придают стабильность электрической дуге при соединении материалов толще 9 мм, снижают вероятность появления дефектов шва.

При подаче газовой смеси полуавтоматом снижается скорость подачи проволоки, быстрее нагревается горелка. Приходится корректировать режим работы, подбирать массивные головки. Для качественной работы со смесями необходимы профессиональные навыки.

При выборе готовых сварочных газовых смесей с кислородом учитывают особенности составов. К-2 считается идеальным для черных и низколегированных сталей. Другие разрабатывались для металла различной толщины, глубокого провара и сварки тонкостенного листа, профиля без деформации. Кислородосодержащие составы применяются для коротких и длинных швов, реставрационной наплавки изношенных деталей. Могут использоваться повсеместно: для роботов-автоматов, ручной, полуавтоматической сварки во всех пространственных положениях. Выбирают специальные составы для профилированного проката из сортовых сталей, для наплавки.

При ручной сварке важно соблюдать расстояние от заготовок до сопла. Необходимо постоянно поддерживать расстояние в пределах 15–20 мм от стыка, чтобы не допустить непроваров. Горелка размещается под прямым углом. Следует учитывать, что кислородные смеси увеличивают текучесть расплавленного металла, при работе в потолочном и вертикальном положении возможны проблемы.

Самостоятельное смешивание газов

Теоретически смесь можно приготовить непосредственно на рабочем месте, на сварочных участках предусмотрены специальные посты с установкой ротаметров – аппаратов, контролирующих расход компонентов за единицу времени из каждого баллона. По показателям ротаметров с помощью редукторов регулируют состав газовой смеси, подаваемой к рабочим местам сварщиков.

При работе с несколькими баллонами одновременно состав сварочной смеси не будет идеальным. Делая газосмеси самостоятельно невозможно добиться точного процентного содержания компонентов до десятых. Обязательно увеличится расход газов и, соответственно, присадки.

Защитный сварочный газ – оптимальная смесь, используемая при термической обработке металлов. Готовые составы заказывают у специализированных поставщиков или непосредственно на заводах-изготовителях.

Использование газа в сварочных работах – виды, характеристики, особенности применения

Начинающие сварщики, как правило, стараются использовать простые методы сваривания. Большинство пользуется ручной дуговой сваркой.

Для большинства ремонтных работ или изготовления несложных деталей этого достаточно. Однако рано или поздно вам захочется попробовать что-то новое и повысить свою квалификацию.

Следующим шагом после ручной сварки может быть сварка с использованием полуавтоматического оборудования. При таком методе для защиты свариваемых поверхностей от окисления используется защитный газ.

Ниже вы узнаете, какой именно, и как его использовать для сварочных работ.

  • Сварочный газ
  • Характеристики
  • Выбираем газ для сварки
  • В заключение

Сварочный газ

В полуавтоматической сварке используются инертные газы, такие как аргон, гелий, углекислота. Реже используют водород, азот и кислород. Подается он в баллонах различного объема.

Чаще всего встречается объем 40 литров. Газ при сваривании образует защитную зону, которая защищает дугу от воздействия атмосферы, а свариваемые поверхности от окисления и пор. Шов при его использовании получается ровным и качественным.

Опытные сварщики знают рецепты смесей, использование которых позволяет использовать преимущества каждого из газов, составляющих данную смесь.

Характеристики

Остановимся подробнее на различных видах газообразных веществ, используемых для сварочных работ.

Чаще всего используется для этих целей. Есть даже отдельный метод сварки, использующий его название – аргонодуговой. Инертный, без цвета и запаха, химически не активен к металлам и другим веществам. Намного тяжелее воздуха, за счет этого создает надежно защищенную зону в области сварки.

По популярности идет вторым. Также является инертным, однако, в отличие от аргона, гелий легче воздуха. В связи с этим, расходуется его намного больше.

Учитывая, что его стоимость заметно выше, чем у аргона, это является существенным недостатком. Однако это не мешает его частому применению.

Особенно широко он применяется при работе с металлами, покрытыми окисной пленкой. Это такие металлы, как нержавейка, алюминий и т.д. Металлы при использовании гелия плавятся равномерно, что особенно важно при сваривании деталей большой толщины.

Кроме чистых гелия и аргона часто применяются смеси. Самая распространенная пропорция – 60% гелия и 40% аргона.

Смесь достаточно дорогая, однако с ее помощью можно качественно сваривать материалы с высокой теплопроводностью. Риск прожечь металл намного уменьшается.

Бесцветный, тяжелее воздуха. За счет этого надежно защищает область сварки. Бывает двух категорий. Рекомендована к применению первая категория, однако, за счет ее стоимости и дефицитности, чаще обращают внимание на вторую категорию. Большой минус углекислоты второй категории – наличие в составе водяных паров. При использовании может вызвать образование пор в металле. Проблемы можно избежать, добавив в углекислоту некоторое количество аргона.

Не применяется в чистом виде, так как вызывает окисление поверхности, что негативно влияет на качество шва. Обычно добавляется к смесям при необходимости получить широкий и неглубокий шов.

Не имеет цвета и запаха. Обычно применяется для плазменной резки нержавеющей стали, позволяя добиться очень хороших результатов. При сваривании других металлов может вызвать образование дефектов, например, трещин. Требует повышенного внимания к соблюдению правил техники безопасности за счет повышенной горючести.

Также без цвета и запаха, не горючий. Используется в жидком и газообразном виде. Область применения также узкая, используется, в основном, только при сваривании меди. При сварке других металлов может негативно влиять на прочность шва.

Выбираем газ для сварки

Чтобы вам было легче выбрать нужный газ для сварочных работ, представляем вам таблицу соответствия.

В заключение

Развивайтесь, экспериментируйте, пробуйте смеси с различными пропорциями, и вы увидите, как улучшается качество сварного шва.

Если нет желания экспериментировать – воспользуйтесь справочными материалами и подберите подходящий газ или смесь для ваших работ. Желаем вам успехов в работе!

Профессиональный сварщик 6-го разряда с 15+ летним практическим опытом работы (не считая обучения)

Регулярно проверяю опубликованные статьи и отвечаю на ваши вопросы! Спрашивайте, не стесняйтесь! =)

Защитные газы. Инертные, активные газы и смеси. Общие технические требования

В качестве защитных газов при сварке плавлением применяют инертные газы, активные газы и их смеси.

Инертные газы

Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Это одноатомные газы, атомы которых имеют заполненные электронами наружные электронные оболочки, чем и обусловлена их химическая инертность. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.

Аргон марки А рекомендуется применять для сварки и плавки активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе,а также для сварки особо ответственных изделий из других материалов на заключительных этапах изготовления.

Аргон марки Б предназначен для сварки и плавки плавящимся и неплавящимся вольфрамовым электродом сплавов на основе алюминия и магния, а также других сплавов, чувствительных к примесям растворимых в металле газов.

Аргон марки В рекомендуется для сварки и плавки хромоникелевых коррозионно стойких и жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок и чистого алюминия.

Гелий подобно аргону химически инертен, но в отличие от него значительно более легок. Гелий легче воздуха, что усложняет защиту сварочной ванны и требует большего расхода защитного газа. По сравнению с аргоном гелий обеспечивает более интенсивный нагрев зоны сварки, что обусловливается большим градиентом падения напряжения в дуге. Гелий поставляют по МРТУ 51-77-66 двух сортов — гелий высокой чистоты и гелий технический.

Инертные газовые смеси:

Аргон и гелий. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха. Особенно хорошими защитными свойствами обладает инертная газовая смесь, состоящая из 70 об.% аргона и 30. об.% гелия. Плотность такой смеси близка к плотности воздуха. Для сварки химически активных металлов находит применение инертная смесь, содержащая 60—65 об. % гелия, а остальное аргон.Инертные газовые смеси хотя заметно дороже, чем аргон, но превосходят его по интенсивности выделения теплоты электрической дуги в зоне сварки. Это имеет существенное значение при сварке металлов с высокой теплопроводностью.

Смеси инертных и активных газов находят все более широкое применение при сварке плавящимся электродом сталей различных классов ввиду их технологических преимуществ:

  • меньшей по сравнению с активными газами интенсивностью химического воздействия на металл сварочной ванны;
  • высокой устойчивости дугового процесса;
  • благоприятного характера переноса электродного металла через дугу.

Аргон и кислород (другой окислительный газ) существенно повышают устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов. Наличие кислорода в атмосфере дуги способствует более мелко капельному переносу электродного металла. Это обусловлено поверхностно-активным действием кислорода на железо и его сплавы.Растворяясь в жидком металле и скапливаясь преимущественно на поверхности,кислород значительно снижает его поверхностное натяжение. В результате облегчается образование отдельных капель металла, а их размер уменьшается.Поэтому для сварки стали применяют не чистый аргон, а смеси с кислородом и углекислым газом Аr-О2, Аr-СО2, Аr-СО22.

Аргоно-водородную смесь (до 20 об. %Н2) применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более острым, сконцентрированным. Кроме того,водород создает в зоне сварки необходимую в ряде случаев восстановительную атмосферу.

Активные газы

Активными защитными газами называют газы,способные защищать зону сварки от доступа воздуха и вместе с тем химически реагирующие со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем. При дуговой сварке стали в качестве защитной среды применяют углекислый газ. Ввиду химической активности его по отношению к вольфраму сварку в этом газе ведут только плавящимся электродом. Применение углекислого газа обеспечивает надежную защиту зоны сварки от соприкосновения с воздухом и предупреждает азотирование металла шва. Углекислый газ оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие. Из легирующих элементов ванны наиболее сильно окисляются алюминий, титан и цирконий, менее интенсивно — кремний, марганец, хром, ванадий и др.

Препятствием для применения углекислого газа в качестве защитной среды прежде являлись поры в швах. Поры вызывались кипением затвердевающего металла сварочной ванны от выделения СО вследствие недостаточной его раскисленности. Применение сварочных проволок с повышенным содержанием кремния устранило этот недостаток, что позволило широко использовать углекислый газ в сварочном производстве.

Находит промышленное применение при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

Общие технические требования к защитным газам

Защитные газы (активные, инертные газы и их смеси) для механизированной и автоматической сварки должны соответствовать требованиям ГОСТ 10157 (аргон газообразный высший сорт), ГОСТ 8050 (двуокись углерода газообразная и жидкая высший сорт), ТУ и сертификатов качества.

Технические требования к защитным газам приведены ниже в таблице.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий