Защитный газ для сварки полуавтоматом: Защитный газ для сварки полуавтоматом: критерии и особенности выбора

Содержание

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов: инструкция

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов (она же MIG/MAG сварка) — один из самых распространенных методов соединения металлов. С применением полуавтомата и защитного газа можно сварить детали из любых металлов, при этом работать можно и на улице, и в цеху.

В этой статье мы подробно расскажем, какова технология полуавтоматической сварки, какое оборудование и комплектующие используются. Эта статья — своеобразная инструкция для начинающих. После прочтения вы будете знать все основы и сможете приступить к сварке.

Содержание статьи

Общая информация

Технология полуавтоматической сварки крайне проста. В работе зачастую используется плавящаяся проволока и защитный газ. В качестве газа используют аргон, углекислоту или гелий, а иногда и смеси этих газов. Сварка выполняется с применением полуавтомата, на нем устанавливается постоянный или импульсный ток. Во время сварки плавится и проволока, и сам металл. Они смешиваются и образовывают единый шов. Газ выполняет защитную функцию. Он подается в сварочную зону с помощью горелки и защищает шов от окисления и образования дефектов.

Также существует сварка неплавящимся электродом в среде инертного газа, но она применяется редко, поэтому не будем заострять на ней внимание. А вот о чем стоит рассказать подробнее, так это о сфере применения такой сварочной технологии. MIG/MAG сварка может применяться не только на суше, но и под водой, что существенно увеличивает возможности сварщика.

Читайте также: Подводная сварка

Применяемое оборудование

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов предполагает использование не только полуавтомата, но и источника тока. В качестве источника можно использовать обычную бытовую розетку, если напряжения достаточно, и оно бесперебойное. Также для полноценной работы вам нужно работать с механизмом, который будет подавать проволоку, а также выбрать сменные детали. Далее мы подробно все расскажем.

Сварочный полуавтомат

Сварка в защитных газах выполняется с помощью полуавтомата. Полуавтоматом называют как отдельный сварочный аппарат, так и комплекс всего оборудования, в том числе баллона с газом. Работа может выполняться на специальном сварочном посте, станке или без поста. Ниже изображен стандартный комплект сварочного оборудования для MIG/MAG сварки.

Стандартный сварочный полуавтомат для работы с плавящимся электродом в защитных газах состоит из источника тока, механизма подачи проволоки, горелки, кабелей, встроенного управления, системы подачи газа, системы охлаждения.

Сварочный аппарат полуавтомат может иметь различное назначение. Наверняка вы заметили, что в ходе статьи мы упоминали термины MIG и MAG. Данными терминами обозначается тип сварки. MAG — сварка в среде активных газов. MIG — сварка в среде инертных газов. Соответственно, аппаратом MIG вы не сможете выполнить MAG сварку, и наоборот.

Для большей универсальности можно приобрести полуавтомат, способный работать и в MIG, и в MAG режиме. Так ваши возможности будут намного шире. Есть еще FCAW сварка с применением порошковой проволоки. Порошковая проволока — это полая трубочка, внутри которой содержатся флюсы. Такую проволоку используют без защитного газа, так что не будем на этом останавливаться.

Системы подачи проволоки

Выше мы упоминали, что при сварке полуавтоматом проволока подается с помощью специального механизма. Он может работать по трем принципам: толкающем, тянуще-толкающем и тянущем. Самая популярная система подачи проволоки — толкающая, она самая недорогая и встречается в большинстве бюджетных полуавтоматов.

Главный недостаток — ограниченное количество метров газового шланга, который можно использовать. А именно, 5 метров в длину. Если в полуавтомате используется другая система подачи проволоки, то можно использовать шланг длиной от 10 метров и больше. Также можно использовать более толстую проволоку, но нужно учитывать, что такой механизм будет весить намного больше.

Также обратите внимание на регулировку скорости подачи проволоки в выбранной вами модели. Новичкам рекомендуем выбирать механизмы с автоматической регулировкой скорости подачи, так вы избавитесь от лишней головной боли. Ну а профессионалы зачастую выбирают механизмы с ручной регулировкой, поскольку их опыт позволяет устанавливать индивидуальные настройки для каждого типа работ. Сами механизмы подачи могут быть встроенными в полуавтомат, а могут быть переносными. У переносных гораздо больше возможностей, но они громоздкие и не позволяют варить в труднодоступных местах.

Сменные детали

У полуавтомата есть дополнительные сменные детали, за которыми нужно периодически следить. К таким деталям относится токосъемный наконечник и сопло. Следите, чтобы эти детали были в исправном состоянии, поскольку от них во многом зависит стабильность горения дуги. Рекомендуем сразу приобрести качественные сменные детали, чтобы они не подвели вас в самый неподходящий момент.

Применяемые комплектующие

Сварка полуавтоматом с газом предполагает использование проволоки и, конечно, защитного газа. Ниже вы можете видеть таблицу с используемыми типами газов.

Если вы внимательно изучите таблицу, то обнаружите, что применяются самые разнообразные газы: и активные, и инертные, и смеси газов, в том числе активных с инертными. Газ, который не рекомендуется применять при полуавтоматической сварке — водород. При его использовании металл сильно разбрызгивается и шов получается некачественным.

Теперь о проволоках. Есть отдельный ГОСТ №2246-70, согласно которому допускается использование 75 марок сварочной проволоки. Вы сами понимаете, что при таком разнообразии трудно давать какие-то общие рекомендации по правильному выбору проволоки. Скажем лишь одно: ориентируйтесь на марку детали, которую собираетесь варить. И исходя из этого подбирайте марку проволоки.

Особенности сварки в среде углекислого газа

Поскольку в рамках одной статьи мы не сможем рассказать об особенностях полуавтоматической сварки в среде всех защитных газов, мы решили рассказать только про сварку в углекислоте. Это популярная и эффективная технология сварки, так что запомните (а лучше запишите) все, что прочтете ниже.

Выбор сварочной проволоки

Выбор сварочной проволоки при сварке в углекислоте — дело непростое. Дело в том, что при сварке в углекислоте стальные детали с низким содержанием углерода сильно окисляются. Чтобы этого избежать нужно использовать проволоку, в составе которой присутствует марганец и кремний. А если нужно сварить легированные стали, то используйте специальные проволоки. Ниже вы можете видеть рекомендуемые марки проволоки для сварки низкоуглеродистых и легированных сталей.

Подготовка металла

Чтобы шов получился качественным нужно тщательно подготовить металл перед сваркой. Для этого очистите кромки от коррозии, грязи, краски или следов масла. Если загрязнения несущественные, то для их устранения можно использовать ветошь. Если загрязнения въевшиеся, то используйте металлическую щетку. Не забывайте обезжиривать металл. В некоторых случаях можно прибегнуть к травлению.

Выбор режима сварки

От правильного выбора режима сварки во многом зависит качество готового сварного соединения. Поэтому к выбору режима нужно подойти со всей ответственностью. Режимом сварки называют комплекс различных настроек, которые вы можете установить на своем полуавтомате.

При сварке полуавтоматом в среде углекислого газа этот комплекс настроек состоит из рода тока, его полярности, диаметра проволоки, силы сварочного тока, напряжения дуги, скорости подачи проволоки, вылета проволоки. Давайте подробнее остановимся на каждом параметре.

Читайте также: Как варить полуавтоматом в среде углекислого газа

Начнем с рода тока и его полярности. Обычно используют постоянный ток обратной полярности. Если установить прямую полярность дуга будет гореть нестабильно. Если вы хотите использовать не постоянный, а переменный ток, то нужно дополнительно добавить в цепь осциллятор.

Диаметр проволоки выбирается исходя из толщины свариваемого металла. Тут все просто. Чем тоньше металл, тем тоньше проволока. А вот силу сварочного тока нужно устанавливать исходя из диаметра проволоки. Главное понять основной принцип: чем больше сила сварочного тока, тем больше глубина провара и выше скорость сварки. Ниже вы можете видеть таблицу с основными режимами сварки. Используйте эту шпаргалку первое время, а затем учитесь сами подбирать оптимальный режим.

Что касается напряжения дуги, то этот параметр зависит от длины этой самой дуги. Напряжение устанавливают исходя из силы сварочного тока. Здесь тоже достаточно понять основной принцип, чтобы научиться настраивать напряжение. Самое главное правило: чем больше напряжение, тем меньше глубина провара и больше ширина шва. Этой информации уже достаточно для того, чтобы опытным путем выяснить оптимальное напряжение дуги.

Скорость подачи проволоки подбирается опытным путем. Важно, чтоб дуга горела стабильно и при этом проволока равномерно плавилась. Новичкам рекомендуем использовать механизмы с автоматической регулировкой скорости подачи проволоки.

И последний параметр режима сварки — вылет проволоки. Он тоже определяется опытным путем и приходит с опытом. Здесь важно, чтобы вылет не был слишком большим или слишком маленьким. Если вылет будет слишком большой, дуга будет гореть нестабильно и качество шва ухудшится. А если вылет будет слишком маленьким, то вы просто не сможете наблюдать за процессом сварки.

Расход газа

Во время сварки важно следить за расходом углекислого газа. Если вы варите у себя в гараже, то это делать не обязательно. А вот если вы сварщик на производстве, то просто обязаны следить за расходом. Чтобы определить расход нужно учесть силу тока, тип сварного шва и вылет сварочной проволоки. Теме расхода углекислоты мы посвятили отдельную статью, обязательно прочтите ее.

Вместо заключения

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов — это несложная, но в то же время эффективная технология. Да, вам придется использовать в работе баллон с газом, а это не всегда удобно. Но если нужно постоянно перемещаться, можно использовать специальную тележку. Она существенно упрощает работу. К тому же, газ стоит дешево (особенно аргон), а качество шва получается отличным.


Так при минимальных затратах на газ, проволоку и полуавтомат вы получаете широкие возможности. Можно варить любой металл любой толщины, проводить работы и на улице, и в помещении. Вам также необязательно быть профессионалом, ведь проволока может подаваться автоматически, а современные полуавтоматы оснащены дополнительными функциями, упрощающими сварку. Словом, купить бюджетный полуавтомат и попробуйте выполнить шов с применением защитного газа. Мы уверены, что в дальнейшем этот опыт обязательно вам пригодится.

[Всего: 1   Средний:  5/5]

Защитный газ для сварки полуавтоматом: какой нужен, преимущества

Полуавтоматические сварочные аппараты работают преимущественно с проволокой, которая не имеет защитной среды, в отличие от электрода. Но сварочная ванна в таком случае остается подверженной негативному влиянию кислорода из атмосферы. Из-за этого качество получаемого шва резко падает и соединение становится крайне ненадежным. Чтобы изолировать ванну от всего, что может ей навредить, следует использовать газ для сварки полуавтоматом. Он оказывается намного эффективнее, чем обмазка электрода, хотя и обладает более высокой стоимостью. Себестоимость процесса сварки оказывается более высокой, но газ позволяет работать практически со всеми металлами и заготовками любой толщины.

Углекислота для сварки полуавтоматом

Область применения

Защитный газ для сварки полуавтоматом применяется во многих областях. Без него не проводится ни один сварочный процесс полуавтоматом, помимо тех, когда используется самозащитная проволока. Чаще всего его используют профессионалы, так как применение полуавтомата относится больше к высококвалифицированной работе. Газ используется в мастерских по ремонту техники, автомобилей. Часто это применяется при сборке металлоконструкций из цветных металлов. Практически на всех производственных предприятий, где есть необходимость работы с металлом, имеются полуавтоматы, работающие с помощью газовой защитной среды. Здесь нет определенной привязки к модели самого аппарата.

Виды сварочных газов

Выбирая, какой газ нужен для сварки полуавтоматом, нужно знать его свойства. Это же касается и сварочной смеси для полуавтоматов.

  • Ацетилен является одним из самых распространенных видов. Высокую популярность он заслужил благодаря самой высокой температуре горения среди остальных субстанций для сварки. Ацетилен можно получить благодаря взаимодействию карбида кальция и воды. Карбид кальция даже поглощает ту влагу, которая находится в атмосфере, поэтому, для хранения требуется применять особые меры безопасности. Для получения данного газа часто используются ацетиленовые генераторы. Вещество легче воздуха, не имеет цвета, но обладает резким специфическим запахом. Благодаря высокой температуре горения его нередко используют для резки металла.
  • Водород также не имеет цвета, но и ничем не пахнет. Он относится к сильно взрывоопасным газам, так как при смешивании с воздухом или чистым кислородом получается гремучий газ. Давление для баллонов с водородом не должно превышать 15 МПа по технике безопасности. Для получения водорода применяются специальные генераторы. Также этого можно достичь благодаря синтезу воды, когда происходит разделение водорода и кислорода.
  • Коксовый газ является бесцветным. Его выделяет резкий специфический запах сероводорода. Он является своеобразным побочным продуктом, который получается при добыче кокса, который получается из каменного угля. Транспортировать его можно даже через трубопровод, так как это относительно безопасная субстанция.
  • Природный газ, к которому относится пропан, бутан и метан, также используется для сварки. Это относительно недорогие и распространенные варианты, предназначенные для выполнения большинства сварочных процедур. Здесь не возникает проблем с хранением и транспортировкой. Местом добычи являются газовые месторождения
  • Пиролизный газ появляется во время распада нефти и различных продуктов, в состав которых она входит. Субстанция вызывает коррозию на мундштуках в горелках, что приводит к их негодному состоянию. Перед непосредственным использованием газ предварительно очищают. Его используют не только для сварки, но и для резки металлических изделий.

Преимущества

Вне зависимости от того, какой газ нужен для сварочного полуавтомата, все разновидности обеспечивают ряд преимуществ для работы:

  • Качество получаемых швов становится более высоким;
  • Возрастает производительность труда;
  • Эффективность сварочного процесса становится выше;
  • Металл начинает плавиться быстрее;
  • Снижается коэффициент разбрызгивания расплавленного металла;
  • Получаемые швы становятся более плотными и пластичными;
  • Дуга получается более стабильной в работе;
  • Задымление становится не таким сильным, как раньше.

Критерии выбора

Критерии выбора конкретного газа для сварки зависят от того, какую температуру пламени он сможет обеспечить. Помимо этого, нужно учитывать теплотворную способность, которая отвечает за количество теплоты, образуемой газом. Существуют специальные таблицы с техническими характеристиками каждого вещества.

«Важно!

Для длительного хранения лучше выбирать готовые газы, а не добывать их при помощи генератора.»

Технология сварки с использованием газов

Вне зависимости от того, используется углекислота или сварочная смесь, технология из применения практически одинакова. По этой причине и режимы сварки также будут совпадать. Ниже представлена таблица режимов сварки в углекислоте:

Диаметр проволоки, мм

Толщина детали, ммСварочный ток, АНапряжение, ВСкорость сварки, м/чВылет электрода, мм

Расход газа, л/мин

0.8

1…2.570…15017…2120…357…96…7

1.0

1…3100…18018…2325…408…10

6…8

1.22…4140…30020…2830…459…24

7…9

Главной особенностью здесь является обеспечение техники безопасности для работы. Тут нужно проверять работоспособность всех компонентов. Клапан подачи газа для сварочного полуавтомата, а также другие детали, должны быть исправными. Газ используется для предварительного прогревания места будущей сварки, если того требует технология. Так как он не используется как основная температурная сила для расплавления основного металла и расходного материала, то температура горения здесь не слишком высокая. Во время работы он должен полностью покрывать сварочную ванну. После окончания сварки может потребоваться прогревание с постепенным остыванием.

Заключение

Полуавтомат для сварки в углекислом газе используется очень часто в промышленности и частной сфере. Для каждой области применения могут оказаться более уместными те или иные газы. Они необходимы для качественной работы и всегда должны присутствовать в арсенале любого специалиста. Помимо их свойств, мастер должен знать, как правильно хранить баллоны и как применять тот или иной газ. Несчастных случаев при использовании газов намного больше, чем при электросварке.

Газовая смесь для сварки полуавтоматом: виды, как приготовить

Полуавтомат использует для расплавления металла и присадочного материала электрическую дугу. Но в отличие от стандартной электродуговой сварки, которая происходит при помощи покрытых электродов, здесь используется проволока, не имеющая защитного покрытия. Защиту здесь обеспечивают газовые смеси для сварки. Во время сварки ванна расплавленного металла защищается горящим газом или смесью, образующими надежный щит от проникновения кислорода и водорода из воздуха. Также газовая смесь для сварки полуавтоматом способствует уничтожению оксидов и прочих негативных факторов. В итоге, получается более надежный результат, чем при обыкновенной сварке, но это требует больших затрат труда.

Область применения

Сварочные газовые смеси могут использоваться практически во всех местах, где есть работа с соединением металла. Они предназначаются для сварки с большой ответственностью. Себестоимость создания шва с применением газа намного больше, чем без него, так что данный метод применяется в тех случаях, когда нужна повышенная гарантия надежности соединения. Металлоконструкции на стройках, особенно несущие их части, всегда соединяются при помощи газовых смесей.

Трубы в частной сфере или в промышленных предприятиях соединяются полуавтоматами, так как тут нужно добиться герметичности. Это исключает наличие микротрещин, пор, раковин и прочих дефектов, ухудшающих прочность. Для каждого типа соединений металла, в зависимости от его состава, подбираются свои защитные газы и их сочетание.

Ремонтные мастерские и бытовая область также могут обеспечить применение данным субстанциям, так как среди них есть относительно недорогие и вполне надежные варианты. Широта использования обеспечивается разнообразием сочетаний компонентов в смесях и возможностью использовать их для самых разнообразных случаев.

Преимущества

Каждая газовая смесь для сварки полуавтоматом уникально, но в целом все они имеют ряд преимуществ, чем и заслужили столь широкое использование в сварочной сфере. К основным преимуществам стоит отнести:

  • Дает высокое качество шва;
  • Увеличивает производительность сварки;
  • Повышает эффективность работы;
  • Снижает количество брызг расплавленного металла со сварочной ванны;
  • Дает стабильное горение дуги;
  • Швы становятся более плотными и в то же время пластичными;
  • Увеличивает скорость расплавления металла;
  • Снижает уровень задымленности.

Недостатки

  • Газовые смеси для сварки являются огнеопасными и неправильное хранение баллонов может привести к взрыву;
  • Некоторые смеси оказываются вредными для здоровья человека, приводят к удушью или возникновению профессиональных болезней;
  • Не всегда есть возможность достать ту или иную разновидность или же сделать ее самостоятельно.

Виды газовых смесей

Выделяют несколько основных типов смесей, которые используются в современной сварки. Смесь газов аргон и углекислота относится к самой распространенной и востребованной разновидности для ответственных работ. Чаще всего ее используют при соединении сталей с низким уровнем легирования. Углекислота позволяет облегчить струйный переход. Использование такой смеси делает швы пластичными, а также снижает вероятность образования пор в них.

Аргон с кислородом также дает более плотную структуру соединения, так как здесь практически не образуются поры. Соотношение между газами в смеси может быть разным, но зачастую уровень аргона достигает около 95%.

Газовая смесь Ar+CO2

Аргон с водородом применяется для высоколегированных сталей, в том числе и нержавеющих, никеля и их сплавов. Это сочетание применяется на практике не только как газ для сварки полуавтоматом, но и как формовочный.

Аргон с гелием рассчитан на работу с цветными металлами и их сплавами. Основными металлами для такой смеси являются алюминий, медь, никель и различные хромоникелевые сплавы.

Аргон с активными газами считается универсальной смесью для работы с широким кругом марок стали. Это могут быть разновидности низкого, среднего и высокого уровня легирования. При своих свойствах данное сочетание имеет относительно невысокую стоимость для своей сферы.

Принцип сварки полуавтоматом газовыми смесями

Сварочные смеси из аргона и углекислого газа, а также прочие разновидности имеют свои особенности использования. Принцип применения основан на обеспечении максимального уровня защиты, но чтобы при этом не повредить металл при сварке. В первую очередь поджигается горелка, с которой подается струя газа на место соединения. Она может предварительно использоваться для подогрева места, если того требует технология.

Потом поджигается дуга неплавким электродом. Сварочные полуавтоматы зачастую используют вольфрамовые электроды. Одновременно с зажиганием дуги включается подача проволоки, защищенной струей горящей газовой смеси. Для качественной сварки нужно правильно рассчитать количество подачи газа и скорость проволоки. Для этого есть режимы, индивидуально подобранные для каждого типа соединения.

Температура горения смеси не должна расплавлять металл и сварочную проволоку, так что при недолгом отдалении горелки с присадочным материал от ванны ее не обязательно отключать. После завершения шва, если ему нужно постепенное остывание, можно осуществлять подогрев тем же горючим из рабочей горелки. При работе требуется обязательно использовать средства индивидуальной защиты.

Заключение

Многокомпонентные газовые составы очень распространены в данной области, так как помогают получить уникальные свойства путем сочетания нескольких элементов. Помимо стандартных вариантов, можно попробовать сделать самостоятельно требуемое сочетание. Существует несколько способов, как приготовить газовую смесь для сварки самостоятельно. В любом случае, на первое место нужно ставить правила техники безопасности при работе с газом и полуавтоматом, так как здесь еще есть опасность поражения током.

Какой газ используется для сварки полуавтоматом: разновидности

На чтение 3 мин. Опубликовано

В полуавтоматической сварке используют специальную проволоку, которая выступает материалом для формирования шва. Чтобы соединение получилось герметичным, в сварочную ванну подают газ непрерывным потоком, который защищает его от губительного воздействия кислорода воздуха. Однако прежде всего важно понять, какой газ используется для сварки полуавтоматом.

Разновидности используемых газов с характеристиками

Чаще всего применяют следующие газы для полуавтоматической сварки:

  1. Аргон.
    Тяжелее воздуха. Имеет низкую теплопроводность. Эффективно защищает сварочную ванну и поддерживает стабильность дуги. Чаще всего аргон используется для работы с изделиями из цветных металлов.
  2. Углекислый газ.
    Также тяжелее воздуха. При температурах сварочной дуги распадается на составляющие — кислород и угарный газ. Чтобы первый не подействовал на шов, используют специальную присадочную проволоку, в составе которой есть кремний и марганец.
  3. Гелий.
    Легче воздуха. Этим объясняются некоторые трудности, которые могут возникнуть при его использовании в сварке полуавтоматом. Имеет такой же показатель теплопроводности, как и аргон. Однако в чистом виде гелий используется редко, его применяют в качестве одного из компонентов газовых смесей.
  4. Кислород.
    Эффективно поддерживает стабильность дуги, снижая при этом поверхностное натяжение расплавленного металла. Это увеличивает текучесть сварочной ванны, что положительно сказывается на результате.

Критерии выбора смеси для аппарата

Выбор защитного газа для сварки зависит от следующих факторов:

  • температуры горения;
  • расхода газа;
  • уровня защиты сварного шва;
  • тепла, выделяющегося на месте соединения заготовок.

Чтобы понять, какой газ нужен, необходимо определить материал сварных заготовок.

Металл Состав смеси Особенности процесса
Углеродистая сталь Углекислый газ и аргон в соотношении 1:3 Высокая скорость сварки, отсутствие деформации заготовок. Подходит для работы с металлами толщиной до 3 мм
Нержавеющая сталь Углекислота (2,5%), аргон (7,5%) и гелий (90%) Высокий уровень защиты свариваемых частей от окисления
Низколегированная сталь Аргон и углекислый газ в соотношении 3:1 Прочный сварной шов, высокая устойчивость дуги
Сплавы алюминия Гелий (65%) и аргон (35%) Применяется для сплавления толстых металлов толщиной до 76 мм

Для получения хорошего, прочного шва лучше посоветоваться со специалистом, чтобы правильно подобрать смесь.

Технология газовой сварки

Полуавтоматическая сварка основана на формировании электрической дуги между электродом аппарата и заготовкой. Ее температура достаточно велика, чтобы расплавить присадочную проволоку, которая непрерывно подается в свариваемое место и образует шов.

Газовая смесь формирует защитную среду вокруг плавящейся присадочной проволоки и поддерживает стабильность дуги, что ускоряет процесс сварки.

Без нее шов подвергается негативному воздействию со стороны атмосферного воздуха, что в результате приведет к образованию негерметичного соединения. Смесь содержится в специальных прочных баллонах и подается в горелку по трубам.

Преимущества и недостатки газовой среды

Процесс сварки полуавтоматом в газовой среде имеет следующие преимущества:

  1. Нет необходимости покупать дорогое оборудование.
  2. Можно сваривать оцинкованные изделия, не повреждая при этом покрытие.
  3. Оператор видит результат по ходу работы, т. к. шлак не перекрывает соединение.
  4. Можно сваривать тонкие стальные листы толщиной менее 1 мм.

Из недостатков отмечают сильное излучение дуги, из-за чего возникает необходимость использования маски для лица.

какие виды бывают, где и как применяется, правила выбора

При полуавтоматической сварке обычно используется сварочная проволока. У нее нет защитной среды, как в электродах, поэтому риск воздействия кислорода на свариваемые детали существенно возрастает.

Окисление деталей ухудшает качество шва и негативно влияет на качество и надежность соединения. Проблему можно решить, используя для изолирования сварочной ванны защитный газ.

Мы расскажем вам о преимуществах этого метода. Также эта статья может быть полезна при выборе газа для сварочных работ.

Содержание статьиПоказать

Применения метода

Защитный газ применяют практически во всех сварочных работах, где используются полуавтоматы.

Единственная альтернатива этому методу – использование самозащитной проволоки, однако газ позволяет добиться более высокого качества сварки.

Газ часто используют в автомастерских, в работе над сложными конструкциями, где необходимо соединение цветных металлов, в сварочных работах на металлургических предприятиях.

Что применяют в сварочных работах

Вот самые распространенные варианты:

  • Аргон. Самый распространенный в сварке газ. Это инертное вещество, поэтому он может применяться при сваривании тугоплавких или металлов с повышенной химической активностью;
  • Гелий. Очень распространенный вид. При его использовании мы получаем широкий шов хорошего качества;
  • Углекислый газ. Активное вещество, основная область применения – сварка с использованием короткой дуги. Также может использоваться в смесях с инертными газами;
  • Газовые смеси. Все эти варианты могут использоваться в виде смесей в любых пропорциях.

Как правильно подобрать

Выбирая компоненты для сварки необходимо учитывать их рабочие характеристики. Основная характеристика газа – это количество тепла, выделяемое при его сгорании.

От этой характеристики зависит температура в рабочей области, поэтому на это надо обратить внимание в первую очередь.

У разных газов характеристики заметно отличаются, списки этих характеристик можно найти в открытом доступе, такие таблицы достаточно распространены в интернете.

Также нужно учитывать сроки и условия хранения. Если планируется длительное хранение – забудьте о способе получения газа при помощи газогенераторов, используйте только готовые газы.

Характеристики

Предлагаем вашему вниманию таблицу для сварки. Она содержит данные для сваривания с использованием углекислого газа, однако эти данные можно использовать и для сварки с использованием смесей, существенных технологических отличий нет.

При сварочных работах необходимо неукоснительно соблюдать технику безопасности. Перед началом выполнения необходимо проверить исправность всех механизмов и устройств.

В особенно тщательной проверке нуждается подающий клапан. Сварочная ванна должна быть полностью заполнена газом, несоблюдение этого условия может негативно сказаться на результате.

Особенности сварочных процессов

Не существует универсальных методов при сварке с использованием газа, поэтому надо серьезно отнестись к выбору материалов и параметров для каждого конкретного случая. Важно правильно установить мощность аппарата.

Не надо забывать и о факторе нагрева поверхностей. Учитывая этот фактор, необходимо следить за температурой пламени. Особенно это важно, если вы свариваете детали из титана или из стали.

Температура изменяется в зависимости от угла наклона пламени и зависит от его положения.

Если в при сваре вам не надо перемещаться – вам подойдут баллоны с повышенным давлением.

Баллоны с низким давлением обычно используют в процессах, которых важна мобильность, например, при проведении кузовных работ или при сваривании трубопроводов.

Существуют строгие стандарты по использованию проволоки для полуавтоматической сварки. Для таких работ обычно используется проволока, содержащая кремний и марганец.

Надо внимательно следить за расходом проволоки, она должна подаваться одновременно с газом, чтобы снизить риск воздействия кислорода на качество сварочного шва.

Преимущества метода

Основные преимущества метода:

  1. Заметное улучшение качества сварки, механической надежности сварочного шва, его пластичности и плотности;
  2. Повышение эффективности вследствие повышения производительности труда;
  3. Сокращения времени плавления металла, экономия времени и ресурсов;
  4. Облегчение процесса сваривания, обусловленное получением стабильной дуги;
  5. Отсутствие задымления.

Заключение

Сварочные полуавтоматы распространены очень широко. Они используются для сварочных работ как на крупных предприятиях, так и в домашних условиях.

Газ для этого вида сваривания — незаменимый компонент, благодаря ему обеспечивается качество и надежность сварного соединения.

Для достижения хорошего результата надо серьезно отнестись к выбору компонентов для сварки в соответствии со стоящими перед вами задачами. При работе с газом и его хранении необходимо неукоснительно соблюдать правила техники безопасности.

Использование газа в сварочных работах может повысить их себестоимость, но это оправдывается хорошими результатами с практически всеми металлами.

Газ чаще всего используют опытные сварщики, однако и новички могут попробовать себя в этом деле, неуклонно следуя всем правилам. Желаем вам успехов!

как и чем выполняется, оборудование и материалы

MIG/MAG сварка или обработка при помощи полуавтомата – один из популярных методов работы. Используя полуавтомат и защитный азот у мастеров получается варка любых деталей. Работа возможна как в помещениях, так и на открытом воздухе.

Мы хотим подробно рассмотреть, в чем же отличие сварки полуавтоматом. Большое значение имеет то, какие установки при этом есть.

После прочтения нашей статьи у вас получится разобраться в основах метода сварки при помощи полуавтомата в среде защитных газов.

Содержание статьиПоказать

Общие данные

Полуавтоматическая обработка металла в среде защитных газов – это несложная технология, с которой справится даже новичок. Обычно используют расплавленную проволоку и защитный газ.

В качестве последнего применяют углекислый газ, аргон или другой азот. На полуавтомате при этом устанавливают импульсный либо статичный ток.

В процессе происходит плавление конструкции и провода. Соединение этих элементов использовано для того, чтобы получился один шов.

Главное назначение газа, которое необходимо при работе – это защита от появления дефектов. Поговорим о среде работы этой сварочной технологии.

Установки для работы

Такой метод металлообработки предполагает работу с машинами. Мы говорим как о применении источника электричества, так и о работе полуавтомата. Обычно работает всеми известная розетка, но только тогда, когда питание бесперебойное.

Есть нужда работы с устройством, которое отвечает за подачу проводов. Обращайте внимание и на выбор сменных конструкций. Будем говорить об этих моментах.

Сварочный полуавтомат

Металлообработка в защитных газах осуществима под контролем полуавтоматического механизма. Последний считают отдельным аппаратом и одновременно целым комплексом механизмов. Речь идет о газовых баллонах.

Работа обычно проходит или на посте, на станке или без поста. Обычный полуавтомат для работы в среде защитного азота выглядит так: конструкция из источника электричества, устройства для подачи провода, светоча, кабеля, аппарата охлаждения, системы газоснабжения и других конструкций.

Назначение сварочного аппарата отличается зависимо от вида рабочего газа. MAG сварка использует активный азот, а MIG – пассивный. Первый тип сварки не может использовать газ второго типа, и наоборот.

Чтобы не думать – купите универсальный аппарат, способный работать с двумя видами газа. Вы увеличите свои возможности в сварочном деле.

Порядок введения проволоки

Мы уже говорили о том, что во время металлообработке с полуавтоматом в среде защитных газов провод поступает при помощи агрегата. Последний работает по одному из правил:

  • Толкающий;
  • Тянущий;
  • Тянуще-толкающий.

Первый принцип используется чаще всего. Это легко объяснить: он недорогой в эксплуатации и применяется в 8 полуавтоматах из 10.

Такая система обладает определенными минусами. Важный момент – ограниченная длина газовой трубы. Ее длина не должна превышать 5 метров. При работе с другим видом подачи проволоки, шланг может быть длинным.

Самая распространенная длина – 10 метров. Некоторые мастера применяют проволоку большой толщины. Это не проблема, если большой вес конструкции не имеет значения для вас.

Помните, что есть несколько вариантов скорости введения проволоки. На начальном этапе сварочных работ возьмите механизм со регулировкой в автоматическом режиме. Получится избежать некоторых возможных трудностей.

Мастер с 10-летним стажем работы выберет аппарат с ручной регулировкой. Его опыт помогает контролировать сварку в среде защитных газов и самостоятельно устанавливать настройки.

Механизмы введения различны – они либо встроены в полуавтомат, либо выглядят как переносное устройство. Последние имеют преимущества. У них есть и минус – громоздкость. Отмечаем, что этот способ не позволить варить в труднодоступных местах.

Сменные конструкции

Полуавтомат для сварки в среде защитных газов имеет в своем арсенале дополнительные конструкции, которые нужно периодически менять. Речь идет о токосъемном наконечнике. Также контролю должны поддаваться и сопла, а от этого зависит горение арки.

Аппараты должны быть исправны. Чтобы лишний раз не беспокоиться – советуем покупать аксессуары высокого качества, которые прослужат пару лет. Они точно придут на помощь ответственных ситуациях.

Комплектация

Полуавтоматическая сварка обеспечивается использованием провода и защитного азота.

При детальном изучении видов газа вы поймете, что есть десятки видов материала. Среди них – активный, пассивный и смешение газов.

При сварке полуавтоматом не работайте с водородом. Он характеризуется значительным разбрызгиванием металла, что приводит к неровностям соединений.

Говоря о проволоке, ее выбор должен быть оправдан маркой комплектующих, которые вы используете в работе. Вид проводов должен в точности отвечать всем требованиям типа выбранной сварки.

Металлообработка и углекислый газ

У нас не получится в деталях рассказать обо всех моментах, которые есть в полуавтоматической сварке в области защитного газа азота. Мы поговорим о работе в углекислотах.

Такой метод за последние 15 лет стал популярным и эффективным. Стоит взять эту информацию на вооружение.

Выбор проволоки для сварки

Этот момент очень важный при металлообработке в среде углекислого газа. Если взять деталь, в составе которой небольшое количество углерода – она рискует окислиться. Чтобы этого не произошло, необходимо использовать провода с марганцем и кремнием в составе.

Не забывайте об этом, если хотите получить хорошую работу! Возникает необходимость варки легированного сплава – применяйте специальную проволоку. Далее мы расскажем об известных марках проводов для сварки этих видов металла.

Готовим металл к обработке

Хотите, чтобы шов был ровным и красивым, правильно? Для этого стоит заняться подготовкой металлических конструкций. Для начала почистите детали от проявлений коррозии, а также от краски и грязи.

Если остались масляные следы – их также необходимо убрать. В том случае, когда детали загрязнены немного, можно применить ветошь. Если длительной очистки не избежать – используйте специальную щетку из металла.

Не забудьте удалить жир со всей поверхности конструкции. Это можно сделать, используя специальные очистные средства.

Выбор режим работы

Если вы выбрали правильный режим сварки – то уже сделали 50% работы на пути к получению сварочного соединения. Этот момент нужно продумать тщательно, чтобы потом не пришлось начинать всё заново.

Режим металлообработки – это совокупность некоторых настроек, которые установлены на аппарате. Они полностью зависят от того, какой тип работ вам нужно выполнить.

Говоря о сварке при помощи агрегата с работой углекислот настройки будут выглядеть таким образом:

  • Род и полярность тока. Как правило, работает статичный ток возвратной полярности. В случае с прямой полярностью вы можете получить нестабильное горение дуги. Хотите применить переменное электричество вместо постоянного? Поставьте в цепь осциллятор, которая поможет механизму работать корректно.
  • Диаметр проводов. Показания напрямую зависят от толщины металла, который придется обрабатывать. Для тонкой конструкции подойдут тонкие провода, и наоборот. Сила электричества при этом выбирается в зависимости от диаметра провод. Принцип такой: сила электричества при сварке прямо пропорциональна глубине провара. Скорость работ при этом будет соответствовать этой же формуле.
  • Напряжение арки. Оно зависит от длины этой арки. Сила тока будет определять установленное напряжение. Настраивать этот показатель достаточно просто. С увеличением напряжения возрастает показатель глубины провара. Ширина соединений при этом также становится больше. Если вы будете знать эти показатели – вам удастся определить необходимое напряжение арки.
  • Скорость введения проволоки. Этот показатель можно определить только путем опыта. Помните, что арка должна прогорать стабильно, а проволока должна медленно топиться. Начинающий мастер обычно применяет агрегаты, которые регулируют скорость подачи проводов в автоматическом режиме.
  • Вылет провода. Этот момент также определяется путем частых работ. Вылет не должен быть либо большим, либо маленьким. В первом случае дуга прогорает нестабильно. Швы получаются неровными и кривыми. Во втором случае вы лишитесь возможности контролировать сварочный процесс, потому что он будет проходить довольно быстро.

Потребление газа

При сварочном процессе необходимо следить за использованием углекислых газов. В условиях домашних работ это может отойти на второй план, но только не на производстве.

Для определения газовых затрат определите силу тока, тип сварочного соединения и вылет проводов. Зная эти показатели, легко просчитаете потребление газа.

Подведем итоги

Полуавтоматическая обработка металла в области защитных газов считается простым методом работы. Эффективность технологии доказана 10-летним опытом многих сварщиков.

Несмотря на то, что работа предполагает использование газовых баллонов, вы можете избежать неудобств. Можно использовать металлические тележки для перемещения конструкций.

Ваша работа значительно упростится. Стоимость материалов при этом невысокая, а шов на выходе получается ровным.

Затраты на провода, газ и технику будут минимальными, а результат вас порадует. Метод помогает обработать металлические конструкции любой толщины.

Работу можно выполнять как в домашних условиях, так и на крупном производстве. Для успешного труда ваш опыт не обязательно должен быть 10-летним.

Сегодня есть вспомогательные механизмы, которые упрощают работу. Полуавтоматические аппараты способны самостоятельно работать с проволокой, и сварка при этом происходит быстрее.

Выбирайте бюджетные аппараты и попробуйте создать соединение с использованием защитных газов. Результат вас порадует.

A направляющая для защитного газа для GMAW

Выбор газа, который лучше всего подходит для основного материала, режима переноса и параметров сварки, может помочь вам получить максимальную отдачу от вложенных средств.

Использование неправильного защитного газа или потока газа может значительно повлиять на качество сварки, затраты и производительность. Защитный газ защищает расплавленную сварочную ванну от внешнего загрязнения, поэтому очень важно правильно выбрать газ для работы.

Для достижения наилучших результатов важно знать, какие газы и газовые смеси лучше всего подходят для определенных материалов.Вы также должны знать несколько советов, которые помогут вам оптимизировать характеристики газа при сварке и сэкономить деньги.

Несколько вариантов защитного газа для газовой дуговой сварки (GMAW) могут выполнить свою работу. Выбор газа, который лучше всего подходит для основного материала, режима переноса и параметров сварки, может помочь вам получить максимальную отдачу от инвестиций.

Плохие характеристики защитного газа

Правильный поток газа и покрытие важны с момента зажигания сварочной дуги.Обычно проблемы с подачей газа заметны сразу. У вас могут возникнуть проблемы с установкой или поддержанием дуги, или вам будет сложно выполнить качественные сварные швы.

Помимо проблем с качеством, плохие характеристики защитного газа также могут привести к увеличению производственных затрат. Например, слишком высокая скорость потока означает, что вы тратите впустую газ и тратите больше денег на защитный газ, чем вам нужно.

Слишком высокая или слишком низкая скорость потока может вызвать пористость, что требует времени на устранение неполадок и доработку.Слишком низкая скорость потока может вызвать дефекты сварного шва, поскольку сварочная ванна не имеет надлежащей защиты.

Количество брызг, образующихся во время сварки, также зависит от используемого защитного газа. Больше разбрызгивания означает больше времени и денег, затрачиваемых на шлифование после сварки.

Как выбрать защитный газ

Выбор защитного газа для процесса GMAW определяется несколькими факторами, включая тип материала, присадочный металл и режим переноса сварного шва.

Тип материала. Это может быть самым важным фактором, который следует учитывать при выборе приложения. Например, углеродистая сталь и алюминий имеют очень разные характеристики и поэтому для достижения наилучших результатов требуются разные защитные газы. При выборе защитного газа также необходимо учитывать толщину материала.

Тип присадочного металла. Наплавочный металл соответствует базовому материалу, поэтому понимание материала должно дать вам хорошее представление о том, какой газ лучше всего подходит для присадочного металла.Многие спецификации процедур сварки содержат подробные сведения о том, какие газовые смеси можно использовать с определенными присадочными металлами.

Правильный поток защитного газа и покрытие важны с момента зажигания сварочной дуги. На этой диаграмме слева показан плавный поток, который покрывает сварочную ванну, и турбулентный поток справа.

Режим передачи сварки. Это может быть короткое замыкание, дуговая струя, импульсная дуга или шаровидный перенос. Каждый режим лучше сочетается с определенными защитными газами.Например, никогда не следует использовать 100-процентный аргон в режиме распыления. Вместо этого используйте смесь, такую ​​как 90 процентов аргона и 10 процентов диоксида углерода. Уровень CO 2 в газовой смеси никогда не должен превышать 25 процентов.

Дополнительные факторы, которые следует учитывать, включают скорость перемещения, тип провара, необходимый для соединения, и подгонку детали. Сварной шов смещен? Если это так, это также повлияет на выбор защитного газа.

Варианты защитного газа для GMAW

Аргон, гелий, CO 2 и кислород являются наиболее распространенными защитными газами, используемыми при GMAW.У каждого газа есть свои преимущества и недостатки в любом конкретном применении. Некоторые газы лучше других подходят для наиболее часто используемых основных материалов, будь то алюминий, низкоуглеродистая сталь, углеродистая сталь, низколегированная сталь или нержавеющая сталь.

CO 2 и кислород являются химически активными газами, то есть они влияют на то, что происходит в сварочной ванне. Электроны этих газов вступают в реакцию со сварочной ванной, приобретая различные характеристики. Аргон и гелий — инертные газы, поэтому они не вступают в реакцию с основным материалом или сварочной ванной.

Например, чистый CO 2 обеспечивает очень глубокое проплавление шва, что полезно для сварки толстых материалов. Но в чистом виде он дает менее стабильную дугу и больше брызг по сравнению с тем, когда он смешивается с другими газами. Если качество и внешний вид шва важны, смесь аргона / CO 2 может обеспечить стабильность дуги, контроль сварочной ванны и уменьшение разбрызгивания.

Итак, какие газы лучше всего сочетаются с разными основными материалами?

A алюминий. Для алюминия следует использовать 100% аргон.Смесь аргона и гелия хорошо работает, если вам требуется более глубокое проникновение или более высокая скорость движения. Воздержитесь от использования кислородного защитного газа с алюминием, потому что кислород имеет тенденцию к нагреванию и добавляет слой окисления.

Мягкая сталь. Этот материал можно сочетать с различными вариантами защитного газа, включая 100-процентный CO 2 или смесь CO 2 / аргон. По мере того, как материал становится толще, добавление кислорода в газообразный аргон может помочь в проникновении.

Углеродистая сталь. Этот материал хорошо сочетается со 100-процентным CO 2 или смесью CO 2 / аргон.

Сталь низколегированная. Для этого материала хорошо подходит смесь 98% аргона и 2% кислорода.

Использование неправильного защитного газа или потока газа может значительно повлиять на качество сварки, затраты и производительность в ваших приложениях GMAW.

Нержавеющая сталь. Аргон, смешанный с 2–5% CO. 2 — это норма.Если вам требуется очень низкое содержание углерода в сварном шве, используйте аргон с 1-2% кислорода.

Практические советы по оптимизации работы защитного газа

Выбор правильного защитного газа — это первый шаг к успеху. Оптимизация производительности — экономия времени и денег — требует от вас знания некоторых передовых методов, которые могут помочь сэкономить защитный газ и обеспечить надлежащее покрытие сварочной ванны.

Расход. Правильный расход зависит от многих факторов, включая скорость движения и количество прокатной окалины на основном материале.Турбулентный поток газа во время сварки обычно означает, что скорость потока, измеряемая в кубических футах в час (CFH), слишком высока, и это может вызвать такие проблемы, как пористость. Изменение каких-либо параметров сварки может повлиять на расход газа.

Например, увеличение скорости подачи проволоки также увеличивает либо размер профиля сварного шва, либо скорость перемещения, что означает, что вам может потребоваться более высокий расход газа для обеспечения надлежащего покрытия.

Расходные материалы. Расходные детали пистолета GMAW, состоящие из диффузора, контактного наконечника и сопла, играют решающую роль в обеспечении надлежащей защиты сварочной ванны от атмосферы.Если сопло слишком узкое для данной области применения или диффузор забивается брызгами, в сварочную ванну может попасть слишком мало защитного газа. Выбирайте расходные детали, устойчивые к разбрызгиванию и обеспечивающие достаточно широкое отверстие сопла для обеспечения достаточного газового покрытия. Также убедитесь, что выемка для контактного наконечника правильная.

Предварительная подача газа. Подача защитного газа на несколько секунд перед зажиганием дуги может помочь обеспечить достаточное покрытие. Использование предварительной подачи газа может быть особенно полезно при сварке глубоких канавок или скосов, требующих более длинного вылета проволоки.Предварительный поток, который заполняет стык газом перед запуском, может позволить вам снизить скорость потока газа, тем самым сэкономив газ и снизив затраты.

Обслуживание системы. При использовании системы объемного газа проводите надлежащее обслуживание, чтобы помочь оптимизировать производительность. Каждая точка подключения в системе является возможным источником утечки газа, поэтому следите за всеми подключениями, чтобы убедиться, что они герметичны. В противном случае вы можете потерять часть защитного газа, который, по вашему мнению, попадает на сварной шов.

Регулятор газа.Убедитесь, что вы используете правильный регулятор в зависимости от используемой газовой смеси. Точное перемешивание важно для защиты сварных швов. Использование неподходящего регулятора газовой смеси или неправильного типа разъемов также может привести к проблемам с безопасностью. Часто проверяйте регуляторы, чтобы убедиться, что они работают должным образом.

Обновления оружия. Если вы используете устаревший пистолет, обратите внимание на обновленные модели, которые предлагают преимущества, такие как меньший внутренний диаметр и изолированный газовый шланг, что позволяет использовать более низкий расход газа.Это помогает предотвратить турбулентность в сварочной ванне, а также сэкономить газ.

Джером Паркер — менеджер по продукции, а Сет Перрин — специалист по технической поддержке на местах в Bernard, 449 W. Corning Road, Beecher, IL 60401, 708-946-2281, www.bernardwelds.com.

Упрощение выбора защитного газа

Задавали ли Вы себе когда-нибудь из следующих вопросов:

  1. Почему на сварку влияют используемые защитные газы?
  2. Почему для углеродистой стали доступно так много смесей?
  3. Почему я могу использовать одни газы для одних материалов, а другие — нет?

Ответы на эти вопросы помогут вам раскрыть тайну выбора газа и сделать выбор, отвечающий требованиям вашей работы.
Вы можете выбирать из множества смесей газов для дуговой сварки металлическим электродом (GMAW), дуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW) или дуговой сварки порошковой проволокой (FCAW). Для каждого из этих процессов защитный газ выполняет несколько задач. Он не только защищает расплавленную сварочную ванну от воздействия атмосферы, но также может обеспечивать стабильную дугу, определять тип полученного переноса металла, влиять на сварку. скорость перемещения и влияет на качество готового наплавленного металла. Правильный выбор защитного газа имеет решающее значение для окончательного успеха операции соединения.

Вы можете использовать несколько подходов к выбору газа, но чтобы сделать лучший выбор, вы должны знать, каковы ваши требования к готовому сварному шву.

Спросите себя:

  1. Какой материал необходимо соединить?
  2. Насколько важен внешний вид сварного шва?
  3. Беспокоит ли разбрызгивание?
  4. Повышение производительности — главный интерес?
  5. Требуется ли глубокое проникновение или его следует минимизировать, чтобы уменьшить прожог в стыке?
  6. Важно ли уменьшить сварочный дым?

Помните об этих вопросах, когда будете решать, как выбрать лучший защитный газ для вашего приложения.

Какой процесс лучше всего подходит для этого приложения?

При выборе процесса сварки, который лучше всего подходит для вашего применения, учитывайте тип основного материала, толщину основного материала и положение сварки.

Как правило, для получения наиболее стабильных результатов соединения материалов толщиной менее 0,040 дюйма используйте GTAW. Для более толстых материалов GMAW обычно является более экономичным процессом. В некоторых случаях следует рассмотреть возможность использования FCAW для повышения производительности, особенно на покрытых окалиной или ржавых материалах или при сварке в нерабочем положении.

Дополнительные соображения включают проплавление стыка, положение сварки и качество сварного шва. Более экономично выполнять сварку в плоском, горизонтальном или слегка нижнем положении, поскольку достигается более высокая скорость наплавки. При использовании FCAW или импульсного и обычного распыления GMAW производительность может увеличиться. Оптимальное качество сварки может быть достигнуто с помощью GTAW, но для этого требуются большие навыки сварщика и наличие отложений. меньше сваривают металл на более медленных скоростях, чем GMAW или FCAW.

Примечание. Рекомендации по использованию нескольких газов для одного и того же процесса, типа материала и толщины указывают на то, что выбор будет основан на конкретных потребностях рассматриваемого приложения.

Один газ, два газа или три газа?

Три чистых газа составляют основу для защиты процессов дуговой сварки: аргон (Ar), гелий (He) и диоксид углерода (CO 2 ). Во многих случаях другие газы, такие как кислород (O 2 ), азот (N 2 ) и водород (H 2 ), могут быть добавлены для изменения характеристик дуги, расплавленной сварочной ванны или сварного шва. Они также могут повлиять на перенос металла и общую производительность. получено в GMAW и FCAW.Изменение состава смеси помогает соответствовать требованиям работы.

Следующий вопрос, который нужно задать: какие газы и что делают с GMAW, GTAW и FCAW.

Аргон . Аргон тяжелее воздуха, имеет низкую теплопроводность и легко ионизируется в сварочной дуге. Это означает, что аргон покрывает зону сварного шва (поэтому требуются более низкие скорости потока), обеспечивая относительно узкую характеристику дуги с хорошей электропроводностью (что означает легкий зажигание дуги). Его можно использовать отдельно для GTAW и GMAW алюминия и других цветных металлов. материалы.Аргон является основным компонентом защитного газа, когда для соединения стали и нержавеющей стали желательна высокопроизводительная сварка струйным газом при сварке GMAW или FCAW.

Гелий. Гелий значительно легче воздуха, что означает, что требуется более высокая скорость потока, чем для аргона или диоксида углерода. Он обладает хорошей теплопроводностью, но более низкой электропроводностью по сравнению с аргоном (для зажигания дуги требуется более высокое напряжение). Гелий обычно комбинируют с другими газами для оптимизации рабочих характеристик.Смеси, обогащенные гелием, могут присоединяться все типы материалов с использованием GMAW, GTAW или FCAW.

Двуокись углерода. Двуокись углерода диссоциирует при температурах дуги и рекомбинирует при контакте с более холодным основным материалом, передавая энергию дуги сварочной ванне. Добавление углекислого газа обеспечивает более широкое и глубокое проникновение валика. Окислительная атмосфера, создаваемая в зоне дуги, приводит к увеличению количества шлака на поверхности затвердевшего валика GMAW. Можно использовать углекислый газ отдельно или в качестве основного компонента (обычно от 5 до 25 процентов) в смеси с аргоном для GMAW и FCAW.

Кислород . Кислород может улучшить характеристики дуги в GMAW за счет повышения стабильности дуги при одновременном снижении поверхностного натяжения сварочной ванны. Это приводит к тому, что лужа становится более текучей и имеет лучшие характеристики смачивания. Поскольку кислород вступает в реакцию с компонентами сварочной проволоки или электрода, он способствует образованию отложений шлака на поверхности сварного шва. Обычно используется как 2 до 5% добавки к смеси на основе аргона.

Азот и водород. Азот и водород обычно используются только для сварки сталей серии 300 (аустенитных) или дуплексных нержавеющих сталей. Азот может увеличить проплавление сварного шва и стабильность дуги. Водород может улучшить текучесть сварочной ванны и чистоту поверхности. Их использование обычно ограничивается применением нержавеющей стали, потому что азот может вызвать пористость в углеродистой стали, в то время как водород может увеличить потенциал растрескивания в некоторых из тех же материалов.

Как смешиваются газы для удовлетворения потребностей приложений?

Чтобы понять, как разные газовые смеси работают в разных приложениях, сначала важно понять разницу между двух- и трехкомпонентными смесями.

Двухкомпонентные смеси. Традиционные двухкомпонентные смеси для GMAW углеродистой стали представляют собой смеси аргона с контролируемым количеством кислорода или диоксида углерода. Смеси аргона и кислорода были стандартным выбором для обычного или импульсного распыления, но во многих случаях они были заменены смесями аргона и диоксида углерода.

Когда смеси аргона / диоксида углерода используются вместо смесей аргона / кислорода, внешний вид валика улучшается за счет меньшего количества оксида на поверхности и лучшего контроля формы валика и смачивания.В то же время он может обеспечить более легко управляемый, более широкий и менее пальцевый профиль проникновения. По мере увеличения уровня углекислого газа проникновение углубляется, что может вызвать прожог тонких материалов. Брызги и дым уровни повышаются по мере увеличения содержания диоксида углерода в смеси. Преобразование смесей с повышенным содержанием кислорода в смеси аргона и диоксида углерода обычно дает более стабильные и качественные результаты. Увеличение скорости движения от 15 до 20 процентов может быть достигнуто за счет выбора аргона с содержанием углекислого газа от 5 до 15 процентов в тех случаях, когда используется аргон с содержанием кислорода от 1 до 5 процентов. ранее.

Для FCAW углеродистой или нержавеющей стали можно использовать аргон с 25-процентным содержанием двуокиси углерода для улучшения характеристик вне положения и уменьшения брызг при сварке. В особых случаях для уменьшения количества сварочного дыма можно использовать порошковые проволоки специального состава с более низким содержанием диоксида углерода. Чтобы предотвратить проблемы с качеством сварки, порошковую проволоку необходимо использовать в соответствии с защитным газом производителя. рекомендация.

Аргон с содержанием гелия от 25 до 50 процентов может быть использован для защиты алюминия и некоторых других цветных металлов как GMAW, так и GTAW.Гелий увеличивает подвод тепла к основному материалу, улучшая проплавление и улучшая текучесть сварочной ванны. Водород (менее 10 процентов) также может быть добавлен к аргону для GTAW из аустенитной нержавеющей стали для увеличения текучести сварочной ванны и улучшения скорости движения за счет От 10 до 25 процентов при обеспечении хорошего внешнего вида сварного шва.

Трехкомпонентные смеси. Для дальнейшего улучшения внешнего вида валика, упрощения работы при наличии некоторого загрязнения основного материала, а также повышения гибкости и общей производительности сварки, трехкомпонентные смеси защитного газа могут быть хорошим выбором.

Трехкомпонентные смеси могут хорошо работать при коротком замыкании, переносе распылением и переносе пульсирующим распылением. Преимущества включают улучшенную стабильность дуги для уменьшения разбрызгивания и улучшенные характеристики смачивания сварного шва.

Аргон с диоксидом углерода и кислородом может обеспечить универсальность для соединения углеродистой стали разных типов и толщины.
Смеси аргона / гелия / двуокиси углерода (от 25 до 35 процентов гелия, от 1 до 10 процентов двуокиси углерода) могут увеличить скорость движения. Смеси аргона и гелия с контролируемым содержанием диоксида углерода (от 1 до 2 процентов) подходят для соединения нержавеющих сталей, когда важен контроль углерода металла шва.Для достижения наилучших результатов с GMAW часто рекомендуется импульсный перенос.

FCAW также подходит для соединения нержавеющих сталей, особенно при сварке вне положения. Использование порошковой проволоки обычно приводит к экономии затрат за счет более высокой скорости наплавки металла шва. Они подходят для соединения материалов толщиной более 14 дюймов или когда импульсный перенос невозможен.

При соединении сплавов серии 300 оптимальный цвет и форма валика могут быть получены при использовании смесей аргон / диоксид углерода / водород из-за восстановительной атмосферы, создаваемой присутствием водорода.Эта смесь сводит к минимуму образование оксидов на поверхности валика и увеличивает текучесть сварочной ванны. Смеси, обогащенные водородом, не рекомендуются для соединения простой углеродистой стали.

Промышленным стандартом для короткозамкнутого GMAW нержавеющей стали является смесь на основе гелия (от 85 до 90 процентов) с небольшими добавками аргона (от 5 до 10 процентов) и диоксида углерода (от 2 до 5 процентов). Эта смесь обеспечивает хорошую форму бусинок и цветовое соответствие, но она не так универсальна, как некоторые другие смеси. Вместо нее можно использовать смесь аргона / диоксида углерода / азота, что также позволяет использовать высокопроизводительный распылительный и импульсный перенос.В сочетании с присадочными металлами с высоким содержанием кремния можно улучшить текучесть сварочной ванны и смачивающее действие. Не рекомендуется использовать смеси, содержащие азот, при соединении нержавеющей и углеродистой стали.

Что такое оптимальный поток газа?

Расход защитного газа зависит от процесса, положения сварки и рабочих параметров. При GTAW скорость потока обычно составляет от 10 до 20 кубических футов в час (CFH). Для GTAW использование горелки с газовой линзой поможет обеспечить ламинарный поток, что способствует не только лучшему качеству сварки, но и снижению расхода газа на 10 процентов или ниже.

Для GMAW и FCAW рекомендуемые скорости потока широко варьируются — от 30 до 45 CFH в зависимости от положения сварки, рабочего тока и состава защитного газа. Для сварки в плоском состоянии смеси с повышенным содержанием гелия потребуют немного более высоких скоростей потока, чем смеси на основе аргона. Расход газа может быть уменьшен, если расстояние от сопла до рабочего места будет как можно меньшим. Во многих случаях производственная площадка Исследования показывают, что скорость потока защитного газа обычно превышает 50 кубических футов в час.Это может способствовать плохому качеству сварки, поскольку атмосферные газы втягиваются в зону дуги из-за чрезмерной турбулентности газа. Оптимизированный поток повышает качество и снижает расход защитного газа.

Защитный газ и экономичное соединение

Выбор защитного газа имеет решающее значение для достижения экономичного соединения углеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия. Вы можете выбрать один газ, например аргон, для сварки алюминия, чтобы обеспечить подходящую стабильность дуги, минимальное разбрызгивание и хорошую форму валика.

Двухкомпонентные смеси, такие как смеси аргона и диоксида углерода, могут хорошо работать в большинстве сварочных операций с углеродистой сталью и нержавеющей сталью, в которых используется обычный или импульсный перенос распылением.

Более низкое содержание диоксида углерода снижает количество выделяемого сварочного дыма. Там, где требуется улучшенный внешний вид валика, низкий уровень разбрызгивания и меньшая очистка после сварки, трехкомпонентные газовые смеси могут обеспечить хорошие результаты при одновременном повышении производительности сварки.

Толщина основного металла, положение сварки, уровень квалификации оператора и производственные требования требуют тщательного рассмотрения при выборе и оптимизации процесса соединения.Зная, что такое защитные газы, вы можете оптимизировать сварочный процесс для снижения затрат и повышения качества.

Кевин Литтл — менеджер по исследованиям и разработкам в области сварки в Praxair Inc., а Гарт Стэпон — менеджер по маркетингу, производство металлов, восточный регион, в Praxair Distribution Inc., 39 Old Ridgebury Road, Danbury, CT 06810, 800-772-9247 , факс 800-772-9985, [email protected], [email protected], www.praxair.com.

Выбор защитного газа для дуговой сварки

Профиль валика и проплавления, содержание легирующих элементов и внешний вид поверхности можно улучшить с помощью правильной газовой смеси.

Сварщики часто не обращают внимания на защитные газы и их индивидуальный вклад в процесс сварки. Защитные газы могут влиять на режим переноса металла, содержание сплава, форму валика, образование дыма и многие другие характеристики сварного шва.

Правильный выбор защитного газа для процессов газовой дуговой сварки (GMAW), порошковой дуговой сварки (FCAW) и газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW) может значительно улучшить скорость, качество и скорость наплавки данного сварного изделия (см. Рисунок 1 ).

Чистые газы

Чистые газы, используемые для сварки, включают аргон, гелий и диоксид углерода. Эти газы могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на сварочную дугу.

Аргон. Аргон — одноатомный (одноатомный) газ, обычно используемый для GTAW для всех материалов и GMAW для цветных металлов. Аргон химически инертен, что делает его пригодным для сварки химически активных или тугоплавких металлов.

Этот газ имеет низкую теплопроводность и потенциал ионизации, свойства, которые приводят к низкой передаче тепла к внешним областям дуги.Это формирует узкий столб дуги, который, в свою очередь, создает традиционный профиль проникновения чистого аргона: глубокий и относительно узкий (см. , рис. 2, ).

Имеется небольшая тенденция к подрезанию или опрокидыванию борта из-за отсутствия тепла на внешних краях лужи как при GTAW, так и GMAW. В процессе GMAW чистый аргон способствует переносу распыления.

Гелий. Гелий также является одноатомным инертным газом, наиболее часто используемым для GTAW для цветных металлов.В отличие от аргона, гелий обладает высокой проводимостью и потенциалом ионизации, что дает противоположные эффекты. Гелий обеспечивает широкий профиль (см. , рис. 3, ), хорошее смачивание краев шарика и более высокое тепловложение, чем чистый аргон.

Высокий потенциал ионизации может затруднить зажигание дуги, если для GTAW не используется высокочастотный или емкостный запуск дуги. Рекомендуются несколько более высокие скорости потока, поскольку газ имеет тенденцию подниматься в воздухе. Чистый гелий способствует глобулярному переносу и редко используется для GMAW, за исключением чистой меди.

Двуокись углерода. CO 2 обычно используется для передачи короткого замыкания GMAW и FCAW. CO 2 — сложная молекула с довольно сложными взаимодействиями в столбе дуги. CO 2 диссоциирует на CO и O 2 при температурах дуги. Это создает возможность окисления основного металла и удаления сплава из сварочной ванны. или бусинка.

Рекомбинация CO / O 2 дает довольно широкий профиль проплавления на поверхности сварного шва, в то время как низкий потенциал ионизации и теплопроводность создают горячую зону в центре столба дуги.Это имеет тенденцию давать всему сварному шву хорошо сбалансированный профиль проплавления по ширине и глубине (см. , рис. 4, ). Для приложений GMAW чистый CO 2 не может производят перенос распылением, и это способствует глобулярному переносу, который может вызвать большое количество брызг.

Рисунок 1 У изготовителя есть множество защитных газов, которые следует учитывать при дуговой сварке.

Другие газы, используемые в смесях

Кислород. Кислород — это двухатомный (состоящий из двух атомов молекулы) компонент активного защитного газа, обычно используемый в смесях GMAW при концентрациях менее 10 процентов.Кислород имеет потенциал подвода тепла, возникающий как в результате его энергии ионизации, так и энергии диссоциации (энергия, высвобождаемая при расщеплении молекулы на отдельные атомы в дуге).

Кислород создает очень широкий и довольно неглубокий профиль проникновения с большим тепловложением на поверхности детали. Так как высокая температура снижает поверхностное натяжение расплавленного металла, облегчается перенос распыла, а также смачивание на носке сварного шва. Смеси кислорода / аргона демонстрируют характерный профиль проникновения «гвоздя» для углеродистой стали GMAW, которая является наиболее распространенным применением.Кислород также используется в тримиксах с CO 2 и аргоном, где он обеспечивает преимущества смачивания и распыления.

Водород. Водород — это двухатомный активный компонент защитного газа, обычно используемый в сварочных смесях при концентрациях менее 10 процентов.

Водород в основном используется с аустенитными нержавеющими сталями для улучшения удаления оксидов и увеличения тепловложения. Как и у всех двухатомных молекул, получается более горячая и широкая поверхность шарика. Водород не подходит для ферритных или мартенситных сталей из-за проблем с растрескиванием.Увеличивается и проникновение.

Водород также может использоваться в более высоких процентах (от 30 до 40 процентов) в операциях плазменной резки нержавеющей стали для увеличения производительности и уменьшения шлаков.

Азот. Азот — наименее распространенная добавка для защиты. Он в основном используется для улучшения аустенита и повышения коррозионной стойкости дуплексных и супердуплексных сталей.

Газовые смеси

В зависимости от процесса и материала при сварке используется множество различных газовых смесей (см. Рисунок 5 ).

GMAW, углеродистая сталь. Большинство обычно используемых смесей для этого материала состоит из аргона / CO 2 , аргона / O 2 или всех трех газов вместе.

В смесях аргон / CO 2 содержание CO 2 колеблется от 5 до 25 процентов. Смеси с низким содержанием CO 2 обычно используются для распыления на тяжелые материалы или когда для тонких материалов желательны низкое тепловложение и неглубокое проникновение. Высокое содержание CO 2 способствует передаче короткого замыкания и может обеспечить дополнительное очищающее действие и глубокое проникновение в тяжелые материалы (см. Рисунок 6 ).Однако увеличение содержания CO 2 также означает повышенную скорость истощения легирующих элементов.

В смесях аргон / O 2 процентное содержание кислорода обычно составляет от 2 до 5. Эти газы обычно используются для распыления на довольно чистые материалы (см. Рисунок 7, ). Многие производители металлоконструкций используют смеси аргон / O 2 , потому что они позволяют выполнять сварку на слабо окисленных основных металлах. Кислородсодержащие газы должны быть оценены на предмет истощения их сплава. что может быть значительным в более высоких процентах.

Рисунок 2 Традиционный профиль проникновения чистого аргона глубокий и узкий.

Содержание три-смесей O 2 и CO 2 составляет от 2 до 8 процентов. Смеси этого типа хорошо работают как в режиме распыления, так и в режиме короткого замыкания, и могут использоваться для материалов различной толщины. Кислород имеет тенденцию способствовать переносу распыления при низких напряжениях, а CO 2 способствует проникновению. Тримиксы, содержащие аргон, CO 2 и O 2 , позволяют режимы короткого замыкания и распыления при более низких напряжениях, чем у многих бинарных смесей аргон / CO 2 .

GMAW, нержавеющая сталь. Наиболее распространенными газами для сварки нержавеющей стали являются смеси аргон / O 2 и гелий / аргон / CO 2 . Смеси аргон / O 2 , как правило, содержат около 2 процентов кислорода и хорошо справляются с переносом распылением, если можно допустить некоторое изменение цвета сварного шва.

Тримиксы доступны в двух основных типах: с высоким содержанием аргона и с высоким содержанием гелия. Обогащенные гелием газы (около 90 процентов гелия) используются для передачи короткого замыкания и включают небольшое количество аргона для стабилизации дуги и очень небольшое количество CO 2 для проникновения и очистки.Смеси, богатые аргоном, как правило, содержат около 80 процентов аргона и от 1 до 2 процентов CO 2 с остаток гелий. Смеси, богатые аргоном, традиционно используются для переноса распылением, поскольку высокое содержание аргона позволяет перенос распылением происходить при относительно низких напряжениях, а гелий обеспечивает хорошее смачивание, плоский профиль валика и хорошее цветовое соответствие.

GMAW, алюминий. Aluminium GMAW обычно выполняется с чистым аргоном, но если встречаются тяжелые секции, гелий может быть добавлен до 75 процентов.Гелий обеспечивает значительно лучшее смачивание, чем чистый аргон, и более жидкую лужу, что дает больше времени для выхода примесей, вызывающих пористость. Более высокие концентрации гелия требуют значительно большего напряжения для работы в перенос распылением, чем 100% аргон.

FCAW, углеродистая и нержавеющая сталь. FCAW чаще всего выполняется с газом, содержащим от 20 до 25 процентов CO. 2 с остаточным аргоном. Эта смесь обеспечивает хорошие характеристики дуги: CO 2 обеспечивает проплавление и хорошее образование шлака, а содержание аргона способствует уменьшению образования дыма и дыма.Иногда часть CO 2 заменяют на гелий для дальнейшего уменьшения дыма.

Обеднение сплава

представляет меньшую проблему при FCAW, поскольку элементы, подверженные влиянию CO 2 , могут быть компенсированы в составе флюса во время производства проволоки.

GTAW, нержавеющая сталь и алюминий. Хотя чистый аргон используется в большинстве процессов GTAW для всех материалов, ряд смесей разработан для облегчения проникновения и смачивания алюминия и нержавеющей стали.Большинство этих смесей представляют собой смеси аргона и гелия с содержанием гелия от 10 до 75 процентов. Как и в GMAW, эта добавка гелия способствует смачиванию алюминия толстого сечения. и применения из нержавеющей стали, в которых неповоротливость ванны расплава является вредной.

Для нержавеющих сталей серии 300 доступны газы, содержащие от 2 до 5 процентов водорода. Благодаря этой добавке готовый сварной шов будет выглядеть намного лучше.

Системы снабжения

Системы подачи защитного газа могут влиять на качество подаваемого газа разными способами.

Требования к поставкам чистого газа. Для подачи чистых газов чаще всего используются четыре метода подачи.

Рисунок 5 Различные комбинации сварочных процессов и материалов требуют разных комбинаций сварочных газов.

Баллоны со сжатым газом обычно имеют наибольший риск загрязнения, поскольку они постоянно опорожняются и наполняются. Некоторые поставщики газа используют баллонные клапаны со встроенным обратным клапаном, чтобы уменьшить проблемы с чистотой газа.Кроме того, доступно несколько сортов сжатого газа с анализируемыми уровнями примесей, таких как влажность, кислород и общее количество углеводородов (THC).

Баллоны с жидкостью, также известные как баллоны Дьюара или VGL, обычно обеспечивают более качественный газ, поскольку продукт не испаряется, не сжимается и не переупаковывается. Для этих продуктов также может быть доступен анализ качества.

Сливные жидкие газы, как правило, имеют наивысшую чистоту, потому что они поступают прямо с производственного объекта в хранилище пользователя.

Системы хранения труб обычно монтируются на прицепах, но могут быть наземными связками или салазками. Пустые прицепы часто заменяют на полную систему или, как наземные модели, можно пополнять на месте или «толкать».

Требования к подаче смешанного газа. Некоторые из наиболее распространенных газовых смесей, используемых для сварки — аргон / CO 2 , аргон / O 2 и аргон / гелий — могут подаваться из баллонов со сжатым газом или из комбинации систем хранения. Режимы подачи могут быть от крупных систем со всеми компонентами, подаваемыми из резервуаров с жидкостью, до отдельных баллонов соответствующей газовой смеси.

Газы, поступающие из систем подачи жидких сыпучих материалов, обычно объединяются в промышленном газовом смесителе для обеспечения надлежащего смешивания. Часто потребность в газе для небольших производителей такова, что используются либо баллоны с жидкостью, либо блоки сжатого газа. Доступны переключаемые коллекторы на этих компонентах для автоматизации и снижения вероятности загрязнения.

Трубопровод. Качество трубопровода, по которому газ проходит от точки подачи до дуги, очень важно для поддержания чистоты газа.В критических случаях применения GTAW от 20 до 30 частей на миллион влаги или кислорода могут создать неприемлемый сварной шов. Для этого типа применения идеально подходят сварные трубы из нержавеющей стали. Качественные компрессионные фитинги также можно использовать с почти идентичные результаты.

При нормальных требованиях к качеству медная трубка, припаянная серебром, дает отличные результаты, особенно если система труб продувается азотом во время пайки. Доступны несколько композитных систем трубопроводов, обычно состоящих из слоя алюминия между двумя слоями сшитого полиэтилена, которые очень просты в установке и обеспечивают качественную подачу газа.Сварные трубы из черного чугуна можно использовать, если тщательно очистить внутреннюю часть.

Рисунок 6 Профиль проникновения аргона / CO2 можно регулировать с помощью количества CO2, содержащегося в газовой смеси.

Рекомендации по использованию защитного газа для сварки MIG и TIG — Sandvik Materials Technology

Основной задачей защитного газа является защита сварочной ванны от воздействия атмосферы, то есть от окисления и поглощения азота, а также стабилизация электрической дуги.Выбор защитного газа также может влиять на характеристики профиля проплавления шва.

Защита защитным газом

Защитный газ для сварки MIG / GMAW

Основным газом для сварки MIG / MAG является аргон (Ar). Гелий (He) может быть добавлен для увеличения проплавления и текучести сварочной ванны. Для сварки всех марок можно использовать аргон или смеси аргона и гелия. Однако для стабилизации дуги, улучшения текучести и улучшения качества наплавленного металла обычно требуются небольшие добавки кислорода (O2) или диоксида углерода (CO2).Для нержавеющих сталей также доступны газы, содержащие небольшое количество водорода (h3).

В таблице указан соответствующий выбор защитного газа для сварки MIG / MAG с учетом различных типов нержавеющей стали и типов дуги.

Основной металл (вид материала)
Аустенитная
нержавеющая сталь
Дуплекс
нержавеющая сталь
Супер-дуплекс
нержавеющая сталь
Ферритная
нержавеющая сталь
Высоколегированная
аустенитная
нержавеющая сталь
Никель
сплавы
Ар a a a
Ar + He a a a
Ar + (1-2)% O 2 b b (●) b
Ar + (1-2)% CO 2 c d d (●) d
Ar + 30% He + (1-2)% O 2 e e e e
Ar + 30% He + (1-2)% CO 2 c e e e e
Ar + 30% He + (1-2)% N 2 f

a) Предпочтительно при импульсной сварке MIG.
b) Более высокая текучесть ванны расплава, чем при добавлении CO 2 .
c) Не использовать при дуговой сварке с распылением, где требуется очень низкое содержание углерода.

Выбор защитного газа для порошковой сварки

Дуговая сварка порошковой проволокой в ​​среде защитного газа (FCAW-G) — очень популярный и универсальный сварочный процесс. Он используется с низкоуглеродистой сталью, низколегированной сталью и другими легированными материалами в различных областях, таких как тяжелое производство, строительство, судостроение и морское строительство.Двумя наиболее распространенными (но не исключительными) защитными газами, используемыми в процессе FCAW-G, являются диоксид углерода (CO2) и бинарная смесь 75% аргона (Ar) / 25% CO2. Также можно использовать другие смеси, такие как 80% Ar / 20% CO2.

Итак, какой защитный газ, 100% CO2 или смесь Ar / CO2, выбрать для сварки порошковой проволокой? Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. При принятии производственных решений следует учитывать факторы стоимости, качества и производительности. Выбор защитного газа влияет на каждый из этих факторов, иногда противоречивым образом.В данной статье основное внимание будет уделено достоинствам двух основных газовых вариантов FCAW для сталелитейных приложений.

Рис.1: Дуговая сварка порошковой проволокой в ​​среде защитного газа

Прежде чем перейти к конкретным преимуществам газовых опций, уместно рассмотреть некоторые основы. Следует также отметить, что в этой статье рассматриваются только некоторые типы газов. В качестве более полного справочника ANSI / AWS A5.32 / A5.32M «Технические условия на сварочные защитные газы» устанавливают требования к защитным газам, определяя требования к испытаниям, упаковке, идентификации и сертификации. Кроме того, он содержит полезную информацию о вентиляции во время сварки, а также общие правила техники безопасности.

Как работает защитный газ
Основная функция всех защитных газов заключается в защите расплавленной сварочной ванны и электрода от кислорода, азота и влаги в воздухе.Защитные газы проходят через сварочный пистолет и выходят из сопла, окружающего электрод, вытесняя воздух и образуя временный защитный карман из газа над сварочной лужей и вокруг дуги. Этой цели служат защитные газы как из CO2, так и из смеси Ar / CO2.

Некоторые защитные газы облегчают создание дуговой плазмы, обеспечивая прохождение тока сварочной дуги. Выбор защитного газа также влияет на передачу тепловой энергии в дуге и сил на лужу. Для этих проблем смеси CO2 и Ar / CO2 будут вести себя по-разному.

Свойства защитных газов
Двуокись углерода и аргон по-разному реагируют на нагрев дуги. Для понимания свойств каждого защитного газа полезны три основных критерия.

  1. Потенциал ионизации — это мера энергии, необходимой для ионизации газа (т. Е. Перехода в плазменное состояние, в котором он заряжен положительно), позволяя газу проводить ток. Чем меньше число, тем легче зажигать дугу и поддерживать стабильность дуги.Потенциал ионизации для CO2 составляет 14,4 эВ по сравнению с 15,7 эВ для аргона. Таким образом, зажигать дугу в чистом CO2 легче, чем в чистом аргоне.

  2. Теплопроводность газа — это его способность передавать тепловую энергию. Это влияет на режим переноса (например, распыление по сравнению с шаровидным), форму дуги, проплавление и распределение температуры внутри дуги. CO2 имеет более высокий уровень теплопроводности, чем аргон и смесь Ar / CO2.

  3. Реакционная способность газа — это классификация того, будет ли он химически реагировать с расплавленной сварочной лужей. Газы можно разделить на две группы: инертные и активные. Инертные газы или инертные газы — это те газы, которые не вступают в реакцию с другими элементами в сварочной ванне. Аргон — инертный газ. Активные газы или реактивные газы — это те газы, которые объединяются или вступают в реакцию с другими элементами в сварочной ванне с образованием соединений. При комнатной температуре СО2 инертен.Однако в плазме дуги СО2 будет диссоциировать с образованием СО, О2 и некоторого монотонного О. Таким образом, СО2 становится активным газом в сварочной дуге, позволяя кислороду реагировать с металлами (т.е. окисляться) в дуге. Смесь Ar / CO2 также является активным газом, но менее реактивным, чем 100% CO2.

Если все остальные параметры сварки одинаковы, разные защитные газы вызывают разную скорость образования сварочного дыма. Как правило, скорость смеси Ar / CO2 снижается по сравнению с CO2 из-за окислительного потенциала CO2.Конкретные уровни образования дыма различаются и зависят от конкретного применения и используемых процедур сварки.


Дополнительная информация об инертных газах
Хотя инертные газы обеспечивают защиту сварочной ванны, сами по себе они не подходят для сварки FCAW-G черных металлов или металлов на основе железа (углеродистой стали, низколегированной стали, нержавеющей стали и т. Д.) . Если, например, для сварки углеродистой стали использовать 100% Ar, полученные сварочные характеристики будут очень плохими. Наружная стальная оболочка электрода преждевременно плавится.Длина дуги слишком велика, дуга широкая и неконтролируемая, и наблюдается чрезмерное нарастание сварного шва. Поэтому для сварки черных металлов FCAW-G инертные газы всегда используются в бинарной смеси с активным газом.

Подробнее о смесях CO2 / аргона
Наиболее распространенной смесью для углеродистой стали FCAW-G в Северной Америке является 75% Ar / 25% CO2. Менее распространенная смесь для углеродистой стали FCAW-G составляет 80% Ar / 20% CO2. Некоторые порошковые проволоки с газовой защитой рассчитаны на использование с содержанием до 90% Ar / остаточного CO2.Редко используется смесь, содержащая менее 75% аргона. По мере того, как содержание аргона снижается ниже 75%, влияние аргона на характеристики дуги начинает исчезать, однако затраты на наличие аргона в защитном газе по-прежнему возникают. Кроме того, нестандартное процентное содержание баллонов со смесью Ar / CO2, как правило, будет труднее получить, чем в стандартных баллонах со смесью, например, 75% Ar / 25% CO2 или 80% Ar / 20% CO2.

Восстановление сплава в сварных швах и результирующие механические свойства
Из-за реактивной природы CO2, при использовании смеси Ar / CO2 наблюдается более высокий уровень извлечения сплава из данного электрода в металл шва по сравнению сЗащитный газ CO2. Это связано с тем, что CO2 вступает в реакцию со сплавами с образованием оксидов, которые вместе с оксидами флюса образуют шлак. Флюс в сердечнике электрода должен содержать реактивные элементы, такие как марганец (Mn) и кремний (Si), которые, помимо прочего, действуют как раскислители. Часть этих сплавов реагирует или окисляется со свободным кислородом из CO2, попадая в шлак, а не в металл сварного шва. Следовательно, более высокие уровни Mn и Si приводят к наплавке (т.е.е., большее извлечение сплава) со смесью Ar / CO2, чем с защитным газом CO2 (см. пример в , Таблица 1, ).

Последствиями более высоких уровней Mn и Si в наплавленном шве являются повышение прочности сварного шва и уменьшение удлинения, а также изменения ударных свойств (т. Е. Значений V-образного надреза по Шарпи). Просто переходя с CO2 на смесь Ar / CO2, вы обычно получаете увеличение предела прочности на разрыв и предел текучести на 7-10 тысяч фунтов на квадратный дюйм и уменьшение удлинения на 2% (см. Пример в , таблица 1, ).Это важная концепция, которую необходимо понять, поскольку по мере увеличения процентного содержания аргона в защитном газе прочность сварного шва может стать слишком высокой, а пластичность — слишком низкой.

Таблица 1: Состав наплавки и результаты механических свойств типичной порошковой проволоки с защитной газовой оболочкой, предназначенной для использования как с CO2, так и со смесью Ar / CO2.

Зная, что защитные газы могут влиять на результирующие свойства сварного шва, AWS D1.1 / D1.1M: 2008 «Нормы структурной сварки» содержат ряд требований, обеспечивающих достижение приемлемых свойств. или все сварочные работы, защитный газ должен соответствовать требованиям A5.32 / A5.32M. или предварительно квалифицированных WPS, D1.1 требует, чтобы конкретная комбинация присадочного металла и защитного газа, которая используется, была подтверждена данными испытаний.

Пункт 3.7.3 D1.1: 2008 предоставляет две приемлемые формы поддержки: либо а) защитный газ, который используется для целей классификации электродов, либо б) данные производителя присадочного металла, которые показывают соответствие применимым требованиям AWS A5. , но со специальным защитным газом, который должен быть указан в WPS.При отсутствии этих двух условий D1.1: 2008 требует, чтобы комбинация подверглась квалификационному тестированию.

Классификация присадочного металла по типу газа
Начиная с 2005 года, Спецификации порошкового наплавочного металла Американского сварочного общества (AWS) сделали тип защитного газа, используемый для классификации, частью классификационного обозначения. Классификация AWS электрода из углеродистой стали — «EXXT-XX», где последний X означает «Обозначение защитного газа». Это будет либо «C» для 100% CO2, либо «M» для смешанного газа, состоящего из 75–80% аргона / остаточного CO2 (например, E71T-1C или E71T-1M).Для электрода из низколегированной стали обозначение защитного газа следует за обозначением состава осадка (например, E81T1-Ni1C). Напротив, самозащитные электроды с порошковой сердцевиной, для которых не требуется защитный газ, не будут иметь обозначения защитного газа в своей классификации (например, E71T-8).

Некоторые электроды предназначены для использования исключительно со 100% CO2. Другие электроды предназначены для использования исключительно со смесью аргона и CO2. Третьи предназначены для использования либо со 100% CO2, либо со смесью аргона и CO2.В этом последнем случае электрод должен соответствовать требованиям обеих классификаций.


Сравнение типов защитных газов для сварки FCAW-G
При выборе защитного газа CO2 или смеси Ar / CO2 для порошковой сварки учитывайте следующие три точки сравнения:

  1. Стоимость защитного газа
    Общие затраты на сварку являются важным фактором для многих компаний, и контроль этих затрат на сварку имеет решающее значение для поддержания рентабельности.Как правило, 80% общих затрат на сварку можно отнести к трудовым и накладным расходам, а 20% — к материальным расходам; при этом на защитные газы приходится до четверти материальных затрат, или 5% от общих затрат на сварку. Если стоимость защитного газа является единственным решающим фактором, то можно добиться значительной экономии средств за счет использования CO2 вместо смеси Ar / CO2. Однако часто на общие затраты на сварку влияют и другие факторы, которые обсуждаются в следующих разделах.

    CO2 стоит меньше, чем смеси Ar / CO2, потому что это менее затратный газ для сбора, а его источники многочисленны и широко доступны во всем мире.CO2 обычно собирается как побочный продукт какого-либо другого процесса. В сварочной промышленности обычным источником является переработка или крекинг природного газа. С другой стороны, аргон можно собрать только из воздуха. Поскольку аргон составляет менее 1% атмосферы, необходимо обработать огромное количество воздуха, чтобы получить аргон в больших количествах. Для обработки воздуха требуются специальные воздухоразделительные установки. Установки разделения воздуха потребляют большое количество электроэнергии и расположены только в определенных регионах мира.

  2. Общая привлекательность оператора и влияние на производительность
    При сравнении защитных газов для использования на электродах того же типа и размера, более плавная и мягкая дуга и более низкие уровни разбрызгивания наблюдаются при использовании смеси Ar / CO2, что в целом повышает привлекательность для операторов , по сравнению с защитным газом CO2. Сварочная дуга в защитном газе CO2 имеет более шаровидный перенос дуги с каплями большего размера (обычно больше диаметра проволоки), что приводит к более жесткой и неустойчивой дуге и большему количеству брызг, влияющих на оператора.Сварочная дуга в смеси Ar / CO2 имеет больший перенос дуги при распылении с меньшими размерами капель (обычно меньше диаметра проволоки), что приводит к более гладкой и мягкой дуге и меньшему уровню разбрызгивания.

    Рис. 3: Сравнение переноса металла через дугу с CO2 (слева) и смесью 75% Ar / 25% CO2 (справа) с использованием одинаковой скорости подачи проволоки и процедур сварки под напряжением.


    Еще одна особенность смеси Ar / CO2, которая повышает ее общую привлекательность для оператора благодаря более низкому уровню теплопроводности, заключается в том, что она имеет тенденцию сохранять сварной шов более горячим или более жидким по сравнению со сваркой с использованием CO2. . Это облегчает обработку лужи и смачивание валика у основания сварного шва. Это улучшение привлекательности для оператора особенно заметно при сварке в нестандартном положении (т. Е. Вертикально вверх и над головой). Некоторые производители обнаруживают, что, используя смесь аргона, менее опытные сварщики могут легче управлять дугой, что приводит к возможности сварки с более высоким уровнем производительности.

    Одним из недостатков смеси Ar / CO2 из-за высокого содержания аргона является то, что она излучает больше тепла в сторону сварщика, чем CO2. Это означает, что при сварке становится сильнее. Кроме того, сварочные пистолеты будут нагреваться сильнее со смесью Ar / CO2 (горелки имеют более низкий рабочий цикл со смесью Ar / CO2, чем со смесью CO2). Это может потребовать использования более крупных пистолетов или потенциально повлечь более высокие ежегодные затраты на замену пистолетов и расходных деталей того же размера.

  3. Качество сварного шва
    Как обсуждалось ранее, смесь Ar / CO2, по сравнению с CO2, имеет тенденцию сохранять сварочную ванну более текучей, облегчая обработку лужи и влажность валика на носках сварного шва.Некоторые производители считают, что это позволяет сварщикам улучшить профиль сварного шва и, как следствие, качество сварного шва. Кроме того, сварочная дуга в смеси Ar / CO2 производит меньше сварочных брызг. его результат — более высокое качество сварки, сокращение времени и затрат на очистку сварных швов. Более низкий уровень разбрызгивания может также снизить затраты на ультразвуковое испытание сварных швов, так как чрезмерное разбрызгивание необходимо сначала удалить, чтобы обеспечить надлежащий контроль сварных швов с помощью U. оборудование.

    Другой проблемой качества является восприимчивость защитного газа к газовым следам, которые не считаются дефектом сварного шва, а скорее косметическим дефектом.Следы, также называемые следами червя или куриной царапиной, представляют собой небольшие бороздки, которые иногда появляются на поверхности сварного шва. Они вызваны растворенными газами в металле сварного шва, которые вышли до того, как лужа замерзнет, ​​но после затвердевания попадают под шлак. Смесь Ar / CO2 более восприимчива к газовым загрязнениям, чем при использовании защитного газа CO2. При использовании аргона в защитном газе происходит перенос дуги при распылении, что приводит к меньшему размеру капель металла и большему количеству капель.Это увеличивает общую площадь поверхности расплавленных капель, что приводит к более высокому уровню растворенных газов в металле сварного шва. Помимо типа защитного газа, существуют факторы, которые влияют на восприимчивость к газовым меткам, однако они выходят за рамки данной статьи.

Типичный защитный газ, используемый для некоторых основных применений и отраслей промышленности
С годами тип защитного газа, используемый для сварки FCAW-G, был стандартизирован для некоторых основных приложений и отраслей.Например, для приложений с интенсивным напылением с использованием проволоки только плоского и горизонтального типа предпочтительным является CO2, поскольку при использовании смеси Ar / CO2 в нижнем положении достигается небольшая выгода. Судостроительные верфи также обычно предпочитают использовать CO2, потому что его характеристики дуги доказали большую способность сжигать грунтовку на основном материале. В морской производственной индустрии Северной Америки окончательные проходы по вертикали вниз на сварных швах с Т-, Y- и К-образными соединениями с канавкой требуют очень гладкого контура шва и минимального уровня разбрызгивания, что делает смесь Ar / CO2 предпочтительным защитным газом.Для некоторых регионов мира CO2 является предпочтительным газом для всех применений, так как подача аргона слишком непостоянна.

Заключение
При выборе защитного газа для ваших приложений FCAW-G вы должны учитывать не только стоимость газа. Вместо этого рассмотрите все три точки сравнения, обсуждаемые в этой статье. Как каждый тип газа влияет на ваши общие затраты на сварку? Какой тип газа снижает общие затраты на выполнение одного фута или одного метра сварного шва? Некоторые производители считают, что преимущества смеси Ar / CO2 позволяют им улучшить качество и производительность.Для других производителей преимущества смеси Ar / CO2 не реализуются или не перевешивают экономию затрат на CO2. А для других производителей CO2 обеспечивает лучшую стоимость и преимущества для их конкретного сварочного применения. Для пользователей процесса FCAW-G выбор того, какой защитный газ использовать, должен основываться на том, как он наиболее положительно влияет на общие движущие факторы стоимости, качества и производительности их сварочных операций. Затем, как только будет сделан выбор защитного газа, следует использовать электрод FCAW-G, предназначенный для этого конкретного защитного газа.

Том Майерс — старший инженер по приложениям в компании Lincoln Electric в Кливленде, штат Огайо.

Процентное содержание аргона в смешанном защитном газе имеет значение

Наша компания недавно перешла на классификационную проволоку E71T-12M-JH8 с основным флюсовым сердечником. Он предписывает использовать только 75–80% защитного газа Ar / остаточный CO2. Обычно мы используем смесь с 88% аргона. Это не рекомендуется? Или это лишь один из тех случаев, когда нам нужно провести тестирование самостоятельно для проверки?


При использовании смеси защитного газа 88% аргона (Ar) / 12% углекислого газа (CO2) с электродом E71T-12M-JH8 (также известным как проволока) возникают две потенциальные проблемы.Во-первых, использование такого количества аргона в смеси с любым защищенным от газа электродом с флюсовой сердцевиной (см. Пример в , рис. 1, ) может привести к чрезмерному увеличению текучести лужи. Вторая и более серьезная потенциальная проблема, особенно для электрода, классифицированного Американским сварочным обществом (AWS) «T-12», — это повышенный уровень прочности металла сварного шва на растяжение, который потенциально может привести к растрескиванию сварного шва.

Что касается первого вопроса, то электроды с защитным газом и порошковой сердцевиной обычно используются либо с защитным газом со 100% CO2, либо со смесью аргон / CO2 (из которых 75% Ar / 25% CO2 являются наиболее распространенными в Соединенных Штатах).Добавление аргона к CO2 увеличивает гладкость дуги и повышает привлекательность оператора, особенно при сварке в нерабочем положении. Он обеспечивает плавный перенос дуги при распылении и хорошую текучесть лужи. Однако, когда процентное содержание аргона в смеси начинает превышать примерно 80%, дуга становится более жидкой и «жидкой». С этим может стать труднее работать, особенно при сварке вертикально вверх и над головой. Как правило, это вопрос обращения оператора или личных предпочтений.

В качестве примечания: при использовании смешанного защитного газа для электродов с защитным газом и порошковой сердцевиной, как правило, минимальный процент аргона для использования с CO2 составляет 75%.По мере того, как вы уменьшаете процентное содержание аргона в смеси ниже этого уровня, вы быстро теряете привлекательность для оператора, которую дает аргон. Однако за наличие аргона в газовой смеси все равно придется платить. Многие электроды с защитным газом и порошковой сердцевиной для использования со смешанным защитным газом указывают рекомендуемый максимальный процент аргона, в то время как подразумеваемый минимальный уровень аргона составляет 75%.

Рисунок 1: Пример сварки FCAW-G

Что касается второй проблемы, использование более чем рекомендованного процентного содержания аргона в смешанном защитном газе может привести к более высокому, чем ожидалось, пределу прочности металла сварного шва на растяжение.Во-первых, обратите внимание, что в соответствии со спецификацией присадочного металла AWS, электрод, классифицированный по AWS E71T-12M-JH8 (т. Е. Электрод «T-12»), не только имеет минимальное требование прочности на разрыв 70 000 фунтов на квадратный дюйм или 70 тысяч фунтов на квадратный дюйм (483 МПа), но и также имеет требования к максимальной прочности на разрыв 90 000 фунтов на квадратный дюйм или 90 тысяч фунтов на квадратный дюйм (620 МПа). Электроды с двумя другими очень распространенными классификациями «Т-1» и «Т-9» (например, E71T-1M / E71T-9M) имеют минимальное требование к пределу прочности на разрыв 70 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (483 МПа) и максимальное требование к пределу прочности на разрыв 95 тыс. Фунтов на квадратный дюйм. (655 МПа).

Во-вторых, обратите внимание на влияние, которое каждый тип защитного газа оказывает на химический состав наплавленного металла шва. CO2 — активный (т.е. реактивный) газ. Он будет реагировать или «сжигать» часть сплава электрода в дуге, что приводит к меньшему восстановлению сплава в металле шва. Это, в свою очередь, приводит к небольшому снижению текучести металла шва и его прочности. С другой стороны, аргон — инертный (т.е. нереактивный) газ. Не вступает в реакцию со сплавами электрода в дуге.Следовательно, чем больше процентное содержание аргона в смеси защитного газа Ar / CO2, тем выше степень извлечения сплава из электрода в наплавленном шве. И чем больше восстановление сплава в наплавленном шве, тем выше его конечный предел текучести и предел прочности. Это влияние можно увидеть в опубликованной литературе о «двойном» типе газозащитного порошкового электрода, который разработан для использования как со 100% CO2, так и со смесью Ar / CO2. В таблице 1 показаны типичный состав наплавленного металла и механические свойства такого электрода.Обратите внимание на различия, в частности, между уровнями марганца (Mn) и кремния (Si), а также текучестью и пределом прочности на разрыв между наплавками, нанесенными с использованием защитного газа 100% CO2, и тех, которые используют защитный газ 75% Ar / 25% CO2.

Таблица 1: Состав наплавки и результаты механических свойств типичной порошковой проволоки с защитной газовой оболочкой, предназначенной для использования как с CO2, так и со смесью Ar / CO2.

Производители электродов с газовой защитой и порошковой сердцевиной тщательно контролируют уровни легирования в своих продуктах, чтобы при использовании с рекомендуемым процентным содержанием аргона в смешанном защитном газе конечный предел текучести и предел прочности сварочного металла находились в пределах допустимого для электрода допустимый минимальный и максимальный диапазон.Однако, если вы используете более высокое процентное содержание аргона, чем рекомендуется, в металле сварного шва будет больше восстановления сплава, что приведет к более высоким уровням прочности. Как правило, по мере увеличения прочности металла шва на растяжение он становится менее пластичным (то есть более жестким) и, следовательно, более чувствительным к растрескиванию при охлаждении сварного шва. В этом случае может потребоваться дополнительная операция предварительного нагрева, чтобы уменьшить тенденцию к образованию трещин при затвердевании.

Теперь для конкретного сварочного процесса может не быть требований к максимальной прочности сварного шва.Это решение остается за инженером-проектировщиком для данного конкретного сварочного приложения. Однако в целом не рекомендуется превышать рекомендации производителя электродов с защитным газом и порошковой сердцевиной по максимальному процентному содержанию аргона в смешанном защитном газе. При правильной смеси защитного газа Ar / CO2 на электроде должен образовываться наплавленный слой с указанной минимальной прочностью на разрыв. Использование более высокого процентного содержания аргона, что приводит к увеличению прочности металла шва на растяжение, не дает дополнительной ценности.Однако это потенциально увеличивает вероятность возникновения трещин в сварных швах. Для вашего конкретного электрода рекомендуется не использовать защитный газ с более чем 80% аргона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *