ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ

Выбираем сварочный защитный газ

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.

Защитные газы. Инертные, активные газы и смеси. Общие технические требования. | Сварка и Контроль

ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ

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

Инертные газы

Инертные сварочные 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 Арекомендуется 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 Врекомендуется 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 повышает 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—СО2—О2.

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.

Наименование показателя Требование
а) Аргон газообразный должен иметь:        — объемную долю аргона не менее — объемную долю азота не более — объемную долю кислорода не более — массовую концентрацию водяных паров при 20 °С и давлении 760 мм. рт. ст. не более   99,9930 % 0,0050 % 0,0007 %    0,01 г/см3  
б) Двуокись углерода газообразная и жидкая должна иметь: — объемную долю двуокиси углерода не менее — точку росы не выше 99,6 % -48 °С
в) Смесь газообразная аргона и двуокиси углерода должна иметь: — массовую долю влаги не более — объемную долю азота не более — предельные отклонения объемной доли двуокиси углерода в зависимости от состава смеси: — 15% СО2-85% Аr — 25% СО2-75% Аr— 50% СО2-50% Аr 0,008 % 0,010%     ± 1,5% ± 2,5 % ± 5,0 %

Какой защитный газ использовать при сварке и резке: выбор и особенности | Тиберис

ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ

Работники авторемонтных мастерских, монтажники и другие специалисты по сварочным работам в ходе сварки нередко применяют природный газ и разнообразные газовые смеси.

О том, какие бывают газы, об их особенностях и свойствах вы узнаете из нашей статьи.

Мы приведем также рекомендации по выбору и использованию того или иного защитного газа при разных методах сварки и в зависимости от свариваемого материала.

Для чего нужны защитные газы при сварке и резке

Защитный газ является немаловажным компонентом, обеспечивающим производительность и достойное качество сварочного процесса.

Наименование защитного газа говорит само за себя, он нужен для защиты твердеющего расплавленного сварочного шва от окисления, а также от имеющейся в воздухе влаги и примесей, способных снизить устойчивость шва к коррозийным процессам, привести к возникновению пор и ослабить прочность шва, повлияв на геометрию сварного соединения. К тому же защитный газ охлаждает сварочный пистолет.

Какие типы газов для сварки и резки используются: их свойства и особенности применения

В качестве защитных газов, применяемых для сварки, используются инертные и активные газы, а также их смеси.

1. Инертные газы для сварки. Инертными именуются газы, которые не способны к химическим реакциям и практически не растворяются в металлах. Атомы таких газов наделены наружными электронными оболочками, заполненными электронами, чем и объясняется их химическая инертность. К ним относятся аргон, гелий и их смеси.

Аргон (Ar) — инертный газ, не вступающий в химические реакции с расплавленным металлом и иными газами в зоне горения дуги.

К достоинствам этого инертного газа относится то, что он на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

Чаще всего Ar применяется в качестве защитного газа в процессе аргонодуговой TIG сварки, MIG/MAG сварки. Примеры свариваемых металлов при помощи аргона и особенности применения приведены ниже в таблице 1.

Аргон как защитный газ востребован:

  • в строительстве и машиностроении (при сварке деталей из высоколегированной стали; оперативная резка металлов, включая и толстые листы тугоплавких металлов);
  • в горнодобывающей промышленности и металлургии (выплавка металлов; удаление газовых включений из жидкой стали).

Гелий (He) как и Ar является химически инертным, но отличается от него тем, что гораздо легче воздуха, что делает защиту сварочной ванны более сложным процессом, требующим больших затрат защитного газа.

Гелий применяется как инертный защитный газ в ходе сварки нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, активных и химически чистых материалов. Он обеспечивает повышенное проплавление, в связи с чем, иногда используется с целью проплавления толстых металлических листов или получения шва специальной формы.

Но из-за повышенного расхода и высокой стоимости гелия в сравнении с аргоном сфера его применения достаточно ограничена.

Гелий (He) как защитный газ используется:

  • при сварке нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, химически чистых и активных материалов.

1.1. Инертные газовые смеси включают обычно аргон и гелий. Имея большую плотность, чем гелий, такие смеси обеспечивают более надежную защиту металла сварочной ванны от воздуха.

Если необходимо сварить химически активные металлы часто применяют инертную смесь, содержащую 60—65 об. % He, 40-35 об. % Ar. Инертные газовые смеси заметно дороже чистого аргона, но обеспечивают более интенсивное выделение теплоты электрической дуги в месте сварки. Это является значимым при полуавтоматической сварке металлов, характеризующихся высокой теплопроводностью.

2. Активные газы для сварки. Это газы, обеспечивающие защиту сварки от доступа воздуха и при этом вступающие в химические реакции со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем.

Углекислый газ (CO2) (двуокись углерода) является бесцветным не ядовитым газом, растворимым в воде, он тяжелее воздуха.

Газ углекислый для сварки не должен иметь минеральных масел, глицерина, сероводорода, соляной, серной и азотной кислоты, спирта, эфиров, аммиака, органических кислот и воды. Из-за редкости сварочной углекислоты 1 сорта для сварки применяется сварочная углекислота 2 сорта и пищевая углекислота.

Но, повышенное содержание водяных паров в такой углекислоте при сварке ведет к возникновению пор в швах и снижению пластических свойств сварного соединения.

В сварочном процессе может использоваться и твердая двуокись углерода, соответствующая ГОСТ 12162—66 двух марок — пищевая и техническая.

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей применяется так же газовая смесь углекислого газа с кислородом (СО2 + + О2). Используют смесь, которая включает 30 об. % кислорода.

Смесь СО2 + О2 оказывает более интенсивное окисляющее действие на жидкий металл, в отличие от чистого углекислого газа.

Углекислый газ в качестве защитного применяется:

  • в строительстве и машиностроении (электросварка; процессы тонкой заточки, холодная посадка частей машин)

Кислород (O) включен в газовые смеси СО2 + О2 и Аr + О2. Это бесцветный газ, не имеющий запаха, поддерживающий горение. В случае охлаждения до температуры -183 гр. Цельсия кислород превращается в подвижную жидкость голубого цвета, а при температуре -219 гр.

Цельсия замерзает. Кислород гарантирует очень широкий профиль сварного шва, характеризующийся неглубоким проплавлением, а также обеспечивает высокое тепловложение на металлической поверхности.

Кислородо-аргонные смеси отличаются особым профилем проплавления сварочного шва, напоминающим «шляпку гвоздя».

Кислород как защитный газ бывает необходим:

  • в строительстве и машиностроении (кислородно-ацетиленовая газорезка и газосварка металлов, наплавка и напыление металлов, плазменный раскрой металлов)

Водород (H) не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Водород не подходит для мартенситных или ферритных сталей из-за образования трещин, он может использоваться в концентрации от 30 до 40% с целью плазменной резки нержавеющей стали — для повышения мощности и уменьшения шлака.

  • Водород нашел применение при атомно-водородной сварке.

Азот (N) — газ без цвета и запаха, который не горит и не поддерживает горение.

В соответствии с ГОСТом 9293—59, азот бывает четырех сортов: электровакуумный, газообразный газообразный 1-го сорта, газообразный 2-го сорта и жидкий.

Включение азота в этих сортах должно быть соответственно не менее об.%: 99,5; 99,9; 99 и 96. Главной примесью в каждом из них является кислород.

Азот в качестве защитного газа чаще всего используется:

2.1. Смеси инертных и активных газов все чаще используются в процессе сварки плавящимся электродом сталей различных классов по причине их технологических преимуществ. К ним относятся:

  • высокая стабильность дуги, благоприятный характер переноса электродного металла через дугу,
  • меньшая, если сравнивать с активными газами степень химического воздействия на металлическую поверхность сварочной ванны.

Добавка к аргону незначительного количества кислорода либо иного окислительного газа существенно увеличивает устойчивость горения дуги, и улучшает качество образования сварных соединений. Кислород в атмосфере дуги обеспечивает мелкокапельный перенос электродного металла.

Выбор газа для определенного типа свариваемого металла

Какой газ используется при сварке того или иного металла, один из самых часто встречаемых вопросов новичков в сварке на тематических форумах. Примеры применения разнообразных защитных газов и газовых смесей для сварки различных металлов приведены в таблице.

Свариваемый металл Защитный газ, используемый при сварке Особенности процесса сварки
Углеродистая сталь 75% Ar+25% CO2 Большая скорость сварочного процесса без прожогов металла толщиной до 3 мм, минимум деформации и брызгообразования
CO2 Глубокое проплавление, большая скорость сварки
Нержавеющая сталь 90% He+7,5% Ar+2,5% CO2 Отсутствие окисления свариваемого металла и прожога, небольшая околошовная зона,
Низколегированная сталь 60-70% He+25-35% Ar+4,5% CO2 Высокая ударная вязкость, минимальная реакционная способность,
75% Ar+25% CO2 Достаточная прочность, небольшое набрызгивание по контуру сварного соединения, высокая устойчивость дуги.
Алюминий и его сплавы Ar Стабильная дуга и отличная передача электродного материала в ходе сварочного процесса деталей толщ. до 25 мм
35% Ar+65 % He Большее тепловложение, в сравнении со сваркой чистым аргоном, улучшенная характеристика слияния, используется при сварке металла толщ. 25- 76 мм
25% Ar+75 % He Максимум тепловложения, незначительная пористость, используется при сварке металла более 76 мм
Магниевые сплавы Ar Безупречное качество шва (чистота)
Нержавеющая сталь Ar-1% O Улучшенная стабильность дуги, хорошее слияние контура валика сварного шва, более жидкая управляемая сварочная ванна, минимальные прожоги при сварке тяжелых нержавеющих сталей
Ar+2% O Устойчивая дуга, слияние и скорость сварки, чем при содержании 1 % кислорода, используется для сваривания тонких нержавеющих сталей
Углеродистая сталь Ar+1-5% O Улучшенная стабильность дуги, отличное слияние контура валика сварного шва, более жидкая управляемая сварочная ванна, минимум прожогов, скорость сварки больше в сравнении со сваркой чистым аргоном
Ar +3-10% Красивый сварной шов, сварка только с позиционированием электрода, минимальное брызгообразование
Низколегированные стали Ar+2% O Незначительный риск прожога, прочность сварного шва
Титан Ar Хорошая стабильность дуги
Медь, никель и их сплавы Ar Отличается хорошим слиянием, уменьшенной текучестью металла, используется для сварки металла толщ. до 3 мм
Ar+80-75% He Характеризуется повышенным тепловложением
Медь, стали duplex
N Востребован для защиты корня шва. Уменьшает образование оксидных пленок в корне шва

Грамотно определив тип защитного газа, вы обеспечите оперативность и качество сварки, а также гарантируете отличное сварное соединение и глубину проплавления, повысите надежность созданного шва и качество детали. Выбор подходящего защитного газа и его качество значительно влияют на расход сварочных материалов, труд исполнителя сварки и на исправление дефектов и итоговую обработку сварочного соединения.

Если у Вас имеются какие-либо вопросы по теме, рекомендуем найти самую актуальную информацию на нашем сайте, или напрямую обратиться к консультантам компании Тиберис.

Защитные газы для сварки

ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ

» Статьи » Защитные газы для сварки

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.

Темы: Аргонодуговая сварка (TIG), Сварка MIG / MAG, Сварка в защитных газах.

Другие страницы по теме

для сварки:

Защитные газы предназначены для защиты дуги и сварочной ванны от вредного воздействия окружающей среды и делятся на химически инертные и активные.

Инертными называют газы, которые химически не взаимодействуют с нагретым металлом и не растворяются в нем. При их использовании сварку можно выполнять как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

К инертным газам относятся аргон (Аr), гелий (Не) и их смеси. Они служат для сварки алюминия, магния, сварки титана и их сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом. Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия.

Активными называют газы, вступающие в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяющиеся в нем.

По свойствам различают три группы активных газов: с восстановительными свойствами (водород, оксид углерода); с окислительными свойствами (углекислый газ, водяные пары); выборочной активности (азот активен к черным металлам, алюминию, но инертен к меди и медным сплавам). Основным активным защитным газом является углекислый газ.

Защитные газы можно выбрать по табл. 1. Ниже указана стоимость 1 м3 защитных газов по отношению к азоту.

Азот ……………………1Гелий ……………………..100Аргон………………………28,6Углекислый газ………………0,64Водород…………………….2,6

Кислород……………………2,1

При расчете затрат следует иметь в виду, что гелий имеет более низкую плотность, в результате чего при сварке его расход выше по сравнению с аргоном.

Таблица 1. Защитные газы, рекомендуемые для дуговой сварки различных металлов.

Смеси газов в ряде случаев обладают лучшими технологическими свойствами, чем отдельные газы. Для уменьшения разбрызгивания металла и улучшения условий формирования шва при сварке применяют смесь, состоящую из 95…98 % СO2 и 5…2 % O2. Она способстувет мелкокапельному переносу металла и снижению потерь последнего на разбрызгивание на 30…40 %.

При сварке сталей по узкому зазору целесообразно применение особых смесей (75 % Аr + 25 % СO2). В результате использования смеси из 70 % Не и 30 % Аr увеличивается производительность сварки алюминия, улучшается формирование шва и обеспечивается возможность сваривать за один проход металл большей толщины.

Защитные газы хранят и транспортируют в баллонах вместимостью 40…50 л под давлением 150 атм, а жидкую углекислоту — под давлением до 60 атм. Для предохранения от коррозии и быстрого опознавания баллоны окрашивают в разные цвета и выполняют соответствующие надписи (табл. 2). В использованных баллонах необходимо оставлять сжатый газ под давлением не менее 0,2…0,3 МПа (2…3 атм).

Таблица 2. Окраска и маркировка баллонов с газом.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

weldzone.info

Инертные и активные защитные газы, их смеси

Не вступают в химическое взаимодействие с металлами и практически не растворяются в металлах

Аргон (Ar) — бесцветный, без запаха, негорючий, неядовитый газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. В металлах нерастворим как в жидком, так и в твердом состояниях. Выпускается (ГОСТ 10157-79) двух сортов: высшего и первого.

В газе высшего сорта содержится 99,993 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Рекомендуется для сварки ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов.

В газе первого сорта содержится 99,98 % аргона, до 0,01 % азота и не более 0,002 % кислорода. Рекомендуется для сварки стали и чистого алюминия.

Гелий (Не) — бесцветный газ, без запаха, неядовитый, значительно легче воздуха и аргона. Выпускается (ГОСТ 20461-75) двух сортов: высокой чистоты (до 99,985 %) и технический (99,8%).

Используется реже, чем аргон, из-за его дефицитности и высокой стоимости. Однако при одном и том же значении тока дуга в гелии выделяет в 1,5 — 2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и значительному увеличению скорости сварки.

Гелий применяют при сварке химически чистых и активных материалов, а также сплавов на основе алюминия и магния.

Азот (N2) — газ без цвета, запаха п вкуса, неядовитый. Используется только для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. Выпускается (ГОСТ 9293-74) четырех сортов: высшего — 99,9% азота; 1-го — 99,5%; 2-го — 99,0%; 3-го — 97,0%.

Активные

Защищают зону сварки от воздуха, но сами растворяются в жидком металле либо вступают с ним в химическое взаимодействие

Кислород (О2) — газ без цвета, запаха и вкуса. Негорючий, но активно поддерживающий горение. Технический газообразный кислород (ГОСТ5583-78) выпускается трех сортов: 1-й сорт — 99,7% кислорода; 2-й — 99,5%; 3-й — 99,2%. Применяется только как добавка к инертным и активным газам.

Сварка в защитных газах

ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ
/ 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

EWM AG — Schweißgeräte und Zubehör von EWM

ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ

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

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть