Выбор защитного газа для сварки
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.
- 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.
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.
- 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 при сварке меди.
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 Спецсервис Пром.
