Газы для сварки: Газы, применяемые при электрической сварке плавлением Статьи

Выбираем сварочный защитный газ

Газ активно используется при сварке. В одних случаях он выступает топливом, за счет которого происходит горение факела и расплавление металла. В других случаях он предотвращает взаимодействие уже расплавленного металла с внешней средой. Тогда его роль защитная. Какие бывают виды защитных газов и для сварки каких металлов они подходят, рассмотрим в этой статье.

В этой статье:

• Как действует защитный газ
• В каких видах сварки применяются защитные газы
• Отличия по свойствам защитного газа
• Какой конкретно газ выбирать для сварки и резки

Как действует защитный газ

Защитный газ при сварке изолирует расплавленный металл от взаимодействия с внешней средой. В результате:

сварочная ванна не бурлит, не кипит;

сварщик может хорошо контролировать процесс формирования шва;

соединение получается без пор, ровным, прочным.

Дополнительная роль защитного газа — охлаждение шва после сварки. Если прекратить подачу смеси сразу при затухании электрической дуги, не до конца застывший металл успеет вступить в реакцию с кислородом и появится кратер. Такая точка на замке кольцевого шва водопроводной трубы станет причиной протечки. Пост подача газа позволяет быстрее остудить стык, продолжая при этом его защиту, и скорее перейти сварщику на следующую задачу.

В каких видах сварки применяются защитные газы

Защитные газы применяются в двух видах сварки:

Полуавтоматическая (MIG/MAG). Выполняется при помощи полуавтомата. Здесь дуга горит между проволокой и изделием. Сварщик манипулирует горелкой. Проволока непрерывно подается с катушки, что позволяет прокладывать длинные швы. Напряжение передается на проволоку через токосъемный наконечник. Параллельно из сопла горелки подается газ, направленный на сварочную ванну. Метод отличается повышенной производительностью и удобством, поскольку вторая рука сварщика остается свободной, не нужно регулярно менять электроды.

Аргонодуговая (TIG). Задействован инверторный сварочный аппарат. Дуга горит между вольфрамовым электродом и изделием. Электрод не плавится, поэтому воздушный зазор легко поддерживать. Тонкие заготовки до 2.0 мм можно соединять за счет расплавленного металла кромок, если не нужна высокая прочность шва. В других случаях подается дополнительный присадочный металл свободной рукой сварщика. Сварщик манипулирует горелкой, из сопла которой выходит защитный газ. Аргонодуговая сварка медленнее, чем полуавтоматическая, зато позволяет сваривать очень тонкие металлы, выполнять аккуратные швы.

Отличия по свойствам защитного газа

Защитные газы при сварке бывают инертными и активными. Еще практикуется смешивание их между собой или соединение нескольких инертных газов. Возможны тройные объединения.

Инертные

Инертные — относятся к VIII группе периодической системы Д. Менделеева. Они нейтральны к большинству других химических веществ, поэтому при соприкосновении с расплавленным металлом проявляют пассивность. Газ никак не реагирует на водород, а значит сварочная ванна не бурлит. Это объясняется тем, что молекулы газа насыщены электронами, отталкивающими любые молекулы других веществ, не давая вступать в соединение.

Обозначаются инертные газы в названии сварки буквой «I», что означает Inert. Встречаются в аббревиатурах MIG (Metal Inert Gas) и TIG (Tungsten Inert Gas). Примеры инертных газов — аргон и гелий.

Активные

Активные — способны взаимодействовать с расплавленным металлом, изолируя его при этом от внешней среды. Могут растворяться в сварочной ванне. По свойствам активные газы подразделяются на окислительные (углекислый газ), восстановительные (водород) и газы с выборочной активностью. Последние вступают в реакцию только с определенными металлами, оставаясь к другим нейтральными. Например, азот активен только для алюминия и черных сталей.

Смешанные

Некоторые виды активных и пассивных газов смешиваются, что позволяет улучшать защиту сварочной ванны и облегчать наложение шва.

Такие смеси обозначаются как MIX и содействуют:

снижению разбрызгивания металла;

успокоению сварочной ванны;

повышению стабильности горения дуги;

облегчению переноса капли;

меньшему воздействию на расплавленный металл (по сравнению с действием чисто активных газов).

Один из самых распространенных примеров смеси — 80% аргона и 20% углекислоты. Иногда бывает 75/25%. Его используют для полуавтоматической сварки черных металлов.

Другие миксы состоят только из инертных газов. Смешиванию подвергаются аргон и гелий (40/60% или 35/65%), благодаря чему сварочная ванна защищена еще лучше. Такой микс содействует выделению тепла в зоне сварки, повышая глубину провара.

Какой конкретно газ выбирать для сварки и резки

Рассмотрим распространенные сварочные защитные газы, их свойства и применение, что упростит выбор для конкретной задачи.

Аргон (Ar)

Углекислый газ (СО2)

Гелий (Не)

Азот

Кислород

Водород

Ответы на вопросы: о правильном выборе сварочного защитного газа

Чем лучше варить малоуглеродистую сталь миксом или углекислотой?

СкрытьПодробнее

При сварке чистой углекислотой дуга может немного гулять, повышается разбрызгивание металла. Аналогичный процесс в среде аргона и углекислоты проходит гораздо спокойнее, но стоит микс дороже. Для ответственных швов рекомендуем использовать защитный газ Ar+CO₂, а приварить пороги авто можно и дешевой углекислотой.

Какие бывают сварочные баллоны по объему?

СкрытьПодробнее

Баллоны с защитным газом бывают емкостью от 10 до 40 литров. Чем больше емкость, тем реже придется менять баллон при активной сварке. Но с увеличением вместимости, возрастает и вес. Например, баллон аргона 40 литров весит более 80 кг. Часто переставлять его неудобно, поэтому большие баллоны подходят только для стационарного рабочего места. Для выездной деятельности лучше купить баллон 10 л.

Где заправлять газовые баллоны?

СкрытьПодробнее

Заправить пустой баллон защитным газом для сварки можно в пункте заправки или непосредственно на предприятии, которое производит нужный газ (у них есть заправочные пункты на территории).

Важно обращаться к сертифицированным компаниям, которые проводят вакуумизацию перед заправкой, удаляя воздух и другие газы из баллона, иначе новый газ может плохо повлиять на качество сварки.

На что смотреть при покупке/обмене газового баллона для сварки?

СкрытьПодробнее

Покупая сварочный баллон, проверьте дату следующего технического освидетельствования. Она не должна быть просрочена. При обмене пустого баллона на полный в специализированном пункте, смотрите тоже на дату ТО, но дополнительно оцените латунный вентиль. Он не должен быть погнут (иногда такое бывает от падения). Посмотрите на резьбу, куда будете прикручивать редуктор. Она не должна быть побита, иначе гайка не накрутится. Транспортировку баллона (пустого или полного) осуществляйте в защитном колпаке на вентиле.

Какое время пред и пост продувки выставлять при TIG сварке?

СкрытьПодробнее

Для каждого металла эти показатели разные. Для сварки черных или нержавеющих сталей настройте 0.5 с предпродувку и 5 с постродувку.

Как близко можно ставить баллоны с газом к месту сварки?

СкрытьПодробнее

Если речь идет о защитных газах при сварке, которые не горят (углекислота, аргон, микс, гелий), то обязательного расстояния, на которое должны быть удалены баллоны нет. Но падающие искры на редуктор, манометр, газовый шланг вряд ли пойдут на пользу оборудованию, поэтому располагайте баллон на дистанции 2-3 м. Это поможет не толкнуть его случайно при перемещении сварщика по рабочему месту.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

Вернуться к списку

сварка TIG, MIG/MAG — EWM AG

Защитный газ для сварки ТIG

Как можно понять из самого названия метода, для сварки TIG обычно используют инертные газы. Защитные газы нормированы в стандарте EN 439. Согласно данному стандарту они имеют обозначения l1, l2 и l3.
Наиболее часто при сварке TIG в качестве защитного газа применяется аргон (l1). Степень его чистоты должна составлять минимум 99,95 %. Для металлов, имеющих очень хорошую теплопроводность, таких как алюминий или медь, используют гелий (l2). При использовании гелия в качестве защитного газа сварочная дуга имеет более высокую температуру. Но, в первую очередь, обеспечивается более равномерное распределение тепла между ядром и краем сварочной дуги. При сварке ТIG чистый гелий используется редко и только в исключительных случаях. Вместо него в последние годы все чаще применяются смеси аргона и гелия (l3) с содержанием гелия 25, 50 или 75 %. Благодаря этому удается снизить температуру предварительного нагрева, например, толстых алюминиевых структур, для достижения достаточного провара. Более того, можно повысить скорость сварки. При сварке ТIG нержавеющих хромоникелевых сталей для этой цели также применяют смеси аргона с водородом (R1), однако для предотвращения образования пор содержание водорода не должно превышать 5 %.
Расход защитного газа зависит от диаметра газового сопла и окружающего воздушного потока. Ориентировочным значением для аргона является объемный расход 5-10 л/мин. При ветре или сквозняке (Рис. 4) при определенных условиях расход должен быть больше. При использовании смесей аргона и гелия ввиду небольшой плотности гелия необходимо установить большее значение расхода.

 

Защитный газ для сварки MIG/MAG

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

 

 

Обзор групп защитных газов

Группа R

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

Группа I

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

Группа M

К группе M, в которую входят группы M1, M2 и M3, относят газовые смеси для сварки MAG. Каждая из этих групп имеет 3 или 4 подгруппы. Газы разделены на категории от M1.1 до M3.3 по окислительным свойствам, то есть газы M1.1 являются слабо окисляющими, а газы M3.3 обладают наиболее сильными окислительными свойствами. Главным компонентом всех этих газов является аргон, к активным компонентам добавляются кислород (O) или диоксид углерода (CO2) либо кислород вместе с диоксидом углерода (трехкомпонентные газы).

Группа C

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

Группа F

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

 

Состав газа влияет не только на окислительные свойства, но и на электрические и физические параметры в области сварочной дуги и, следовательно, характеристики сварки. Например, при добавлении гелия к аргону улучшается теплопроводность и теплосодержание атмосферы сварочной дуги. Благодаря этому сварочная дуга более мощная, что способствует лучшему провару. Примешивание активных компонентов к газовым смесям, помимо прочего, ведет к образованию более мелких капель при плавлении проволочных электродов. Также улучшается теплопередача в сварочной дуге. Это также позволяет добиться более качественного провара.
Требуемый расход защитного газа рассчитывается при помощи эмпирического правила: расход должен составлять 10-12 диаметров проволоки в литрах в минуту.
При сварке MIG алюминия из-за высокой окисляемости материала значения расхода должны немного превышать стандартные, а для газовых смесей аргона с гелием ввиду небольшой плотности гелия значения расхода должны быть гораздо выше. Сначала снижается давление газа, поступающего из баллона или из кольцевого трубопровода. Заданный уровень расхода можно посмотреть на манометре, выверенном с расходомерным соплом, или на расходомере с поплавковым указателем.

 

Обозначение		Компоненты в объемных процентах (% об.)						Типичное применение	Примечания
Группа	Индекс	окисляющий		инертный		раскисляющий	химически пассивный
		CO2	O2	Ar	He	h3	N2
R	1			Остаток²		> 0-15		TIG, плазменная сварка, плазменная резка, защита корня шва
	2			Остаток²		> 15-35
I	1			100				MIG, TIG, плазменная сварка, защита корня шва	инертный
	2				100
	3			Остаток²	> 0-95
M1	1	> 0-5		Остаток²		> 0-5		MAG	слабо окисляющий
	2	> 0-5		Остаток²
	3		> 0-3	Остаток²
	4	> 0-25	> 0-3	Остаток²
M2	1	> 0-25		Остаток²
	2		> 3-10	Остаток²
	3	> 0-5	> 3-11	Остаток²
	4	> 0-25	> 0-8	Остаток²
M3	1	> 25-50		Остаток²
	2		> 10-15	Остаток²
	3	> 5-50	> 8-15	Остаток²
C	1	100							сильно окисляющий
	2	Остаток	> 0-30
F	1						100	Плазменная резка, защита корня шва	химически пассивный
	2					> 0-50	Остаток		раскисляющий

 

Классификация защитных газов для дуговой сварки и резки

 

Дымы и газы : Ответы по охране труда

Что такое сварочный дым?

Сварочный дым представляет собой сложную смесь металлических оксидов, силикатов и фторидов. Дым образуется, когда металл нагревается выше точки кипения, и его пары конденсируются в очень мелкие частицы (твердые частицы). Сварочные дымы обычно содержат частицы электрода и свариваемого материала.

Может ли изменяться состав сварочного дыма?

Да, состав сварочного дыма определяется металлами в свариваемом материале, составом электрода, покрытий и другими факторами, такими как:

• Флюсы, содержащие двуокись кремния или фториды, образуют аморфную двуокись кремния, силикаты металлов и пары фторидов.
• Дымы от сварки низкоуглеродистой стали содержат в основном железо с небольшими добавками металлов (хром, никель, марганец, молибден, ванадий, титан, кобальт, медь и т.д.).
• Нержавеющая сталь может содержать большее количество хрома, включая шестивалентный хром, или никеля в дыме и меньшее количество железа.
• Никелевые сплавы содержат намного больше никеля в выхлопных газах и очень мало железа.

Как покрытия влияют на состав сварочного дыма?

Пары или пары могут исходить от покрытий и остатков на свариваемом металле. Некоторые ингредиенты покрытий могут оказывать токсическое воздействие. Эти ингредиенты включают:

• жидкости для обработки металлов, масла и ингибиторы ржавчины
• цинк на оцинкованной стали (испаряется с образованием паров оксида цинка)
• кадмирование
• хроматы
• пары красок и растворителей
• грунтовки на основе оксида свинца
• пластиковые покрытия

металлические покрытия – источник вредных паров

Как удалить покрытия?

• Удалите покрытия из зоны сварки, чтобы свести к минимуму выделение дыма. Удаление покрытия также улучшит качество сварки.
• Используйте чистящие средства для удаления покрытий. Перед сваркой обязательно удалите все остатки.
• Используйте методы вакуумного удаления влажной суспензии для удаления очень токсичных покрытий.
• Не шлифовать покрытия. Шлифовальная пыль может быть токсичной.
• Соблюдайте соответствующие процедуры безопасности и используйте необходимые средства индивидуальной защиты во время процесса удаления покрытия, который будет основываться на оценке рисков, инструкциях производителя и потенциальном воздействии.

Какие факторы влияют на воздействие сварочного дыма на рабочих?

• Тип сварочного процесса.
• Состав сварочной проволоки.
• Используемые фильтрующие металлы и основной металл.
• Тип покрытия.
• Расположение (открытая площадка или замкнутое пространство).
• Тип управления вентиляцией (механическое или местное).
• Методы работы сварщика (например, удаление покрытий, очистка поверхностей, надлежащее положение во избежание вдыхания паров и газов, например, стояние против ветра при сварке на открытом воздухе или на открытом воздухе).

Что такое сварочные газы?

Сварочные газы – это газы, используемые или образующиеся в процессах сварки и резки, такие как защитные газы или газы, образующиеся при разложении флюсов или при взаимодействии ультрафиолетового света или высоких температур с газами или парами в воздухе.

Какие примеры сварочных газов?

Газы, используемые в процессах сварки и резки, включают:

• защитные газы, такие как двуокись углерода, аргон, гелий и т. д.
• горючие газы, такие как ацетилен, пропан, бутан и т. д. также в небольших количествах в некоторых смесях защитных газов

Газы, образующиеся в процессах сварки и резки, включают:

• двуокись углерода при разложении флюсов
• окись углерода от распада диоксида углерода в защитном газе при дуговой сварке
• озон от взаимодействия электрической дуги с кислородом воздуха
• оксиды азота от нагревания атмосферного кислорода и азота ультрафиолетовое излучение и пары обезжиривающих растворителей на основе хлорированных углеводородов (например, трихлорэтилен, трихлорэтилен)

При термическом разрушении покрытий также образуются газы:

• Полиуретановые покрытия могут выделять цианистый водород, формальдегид, двуокись углерода, окись углерода, оксиды азота и пары изоцианата.
• Эпоксидные покрытия могут выделять двуокись углерода и окись углерода.
• Виниловые краски могут выделять хлористый водород.
• Фосфатные антикоррозийные краски могут выделять фосфин во время сварочных процессов.
• Сведение к минимуму воздействия паров обезжиривающих растворителей.

 

Таблица 1 Источник и влияние сварочного дыма на здоровье
Тип дыма	Источник	Воздействие на здоровье
Алюминий	Алюминий, стальной компонент некоторых сплавов магния, меди, цинка, например, цинка и наполнители.	Респираторный раздражитель.
Бериллий	Отвердитель, содержащийся в медных, магниевых, алюминиевых сплавах и электрических контактах.	«Лихорадка металлического дыма». Канцероген. Другие хронические последствия включают поражение дыхательных путей.
Оксиды кадмия	Нержавеющая сталь, содержащая кадмий или материалы с покрытием, сплав цинка.	Раздражение дыхательной системы, боль и сухость в горле, боль в груди и затрудненное дыхание. Хронические эффекты включают повреждение почек и эмфизему. Подозрение на канцероген.
Хром	Большинство нержавеющих и высоколегированных материалов, сварочные прутки. Также используется в качестве облицовочного материала. Превращается в шестивалентный хром во время сварки.	Повышенный риск рака легких. У некоторых людей может развиться раздражение кожи. Некоторые формы являются канцерогенами (шестивалентный хром).
Медь	Сплавы, такие как монель, латунь, бронза. Также несколько сварочных стержней.	Острые эффекты включают раздражение глаз, носа и горла, тошноту и «металлическую лихорадку».
Фториды	Общее электродное покрытие и флюс для низко- и высоколегированных сталей.	Острый эффект — раздражение глаз, носа и горла. Длительное воздействие может привести к проблемам с костями и суставами. Хронические эффекты также включают избыток жидкости в легких.
Оксиды железа	Основной загрязнитель во всех процессах сварки железа или стали.	Сидероз – доброкачественная форма заболевания легких, вызываемая частицами, отложившимися в легких. Острые симптомы включают раздражение носа и легких. Имеет тенденцию проясняться, когда воздействие прекращается.
Свинец	Припой, сплавы латуни и бронзы, грунтовка/покрытие на стали.	Хроническое воздействие на нервную систему, почки, пищеварительную систему и умственные способности. Может вызвать отравление свинцом.
Марганец	Большинство процессов сварки, особенно высокопрочных сталей.	«Лихорадка металлического дыма». Хронические эффекты могут включать проблемы с центральной нервной системой.
Молибден	Сплавы стали, железо, нержавеющая сталь, никелевые сплавы.	Острые эффекты: раздражение глаз, носа и горла и одышка.
Никель	Нержавеющая сталь, инконель, монель, хастеллой и другие высоколегированные материалы, сварочные прутки и плакированная сталь.	Острый эффект – раздражение глаз, носа и горла. Повышенный риск рака был отмечен в профессиях, отличных от сварки. Также связан с дерматитом и проблемами с легкими.
Ванадий	Некоторые стальные сплавы, железо, нержавеющая сталь, никелевые сплавы.	Острое действие – раздражение глаз, кожи и дыхательных путей. Хронические эффекты включают бронхит, ретинит, жидкость в легких и пневмонию.
Цинк	Оцинкованный и окрашенный металл.	Металлическая лихорадка.

Таблица 2 Эффект источника и здоровья сварки газов
Газовый тип	Источник	ЗДОРОВЬЯ
Источник	ЗДОРОВЬЯ
	.	Легко всасывается в кровь, вызывая головную боль, головокружение или мышечную слабость. Высокие концентрации могут привести к потере сознания и смерти
Фторид водорода	Разложение покрытий стержней.	Раздражает глаза и дыхательные пути. Чрезмерное воздействие может вызвать повреждение легких, почек, костей и печени. Хроническое воздействие может привести к хроническому раздражению носа, горла и бронхов.
Оксиды азота	Образуются в дуге.	Раздражение глаз, носа и горла в низких концентрациях. Аномальная жидкость в легких и другие серьезные последствия при более высоких концентрациях. Хронические эффекты включают проблемы с легкими, такие как эмфизема.
Дефицит кислорода	Сварка в замкнутом пространстве и вытеснение воздуха защитным газом.	Головокружение, спутанность сознания, удушье и смерть.
Озон	Образуется в сварочной дуге, особенно при плазменно-дуговой сварке, процессах MIG и TIG.	Острые эффекты включают жидкость в легких и кровотечение. Очень низкие концентрации (например, одна часть на миллион) вызывают головную боль и сухость глаз. Хронические эффекты включают значительные изменения функции легких.

 

Table 3 Source and Health Effect of Organic Vapours as a result of Welding
Gas Type	Source	Health Effect
Aldehydes (such as formaldehyde)	Metal coating со связующими и пигментами. Обезжиривающие растворители	Раздражает глаза и дыхательные пути.
Диизоцианаты	Металл с полиуретановой краской.	Раздражение глаз, носа и горла. Высокая вероятность сенсибилизации, вызывающей астматические или другие аллергические симптомы, даже при очень низком воздействии.
Фосген	Металл с остаточными обезжиривающими растворителями. (Фосген образуется в результате реакции растворителя и сварочного излучения.)	Сильное раздражение глаз, носа и дыхательной системы. Симптомы могут проявиться позже.
Фосфин	Металл, покрытый ингибиторами ржавчины. (Фосфин образуется в результате реакции ингибитора коррозии со сварочным излучением.)	Раздражает глаза и дыхательную систему, может повредить почки и другие органы.

Источник: Таблицы с 1 по 3 взяты из «Руководства по безопасности труда Альберты для сварщиков по опасностям сварочных газов и дыма», 2009 г.

Чем опасны сварочные газы?

Опасности от сварочных газов включают:

• удушье (недостаток кислорода)
• пожар или взрыв
• токсичность

Как предотвратить воздействие сварочного дыма и газов?

Важно следовать инструкциям производителя, паспортам безопасности (SDS) и мерам контроля опасностей, чтобы свести к минимуму риски и опасности, связанные со сварочным дымом и газами.

• Используйте материалы-заменители, такие как очистители на водной основе или растворители с высокой температурой воспламенения.
• Рассмотрите возможность использования менее дымообразующего или менее токсичного процесса или материала
• Накройте ванны или контейнеры обезжиривателя.
• Не выполняйте сварку на поверхностях, которые еще влажны обезжиривающим растворителем.
• Не проводить сварку рядом с ваннами для обезжиривания.
• Не используйте обезжириватели на основе хлорированных углеводородов.
• Безопасное удаление покрытий перед сваркой.
• Обеспечьте достаточную вентиляцию на рабочем месте, чтобы предотвратить вытеснение или обогащение кислородом и предотвратить накопление опасных веществ и легковоспламеняющихся атмосфер.
• Использовать местные вытяжные системы вентиляции, расположенные вблизи источника дыма, для удаления паров и газов из зоны дыхания сварщика.
• Носите соответствующие средства защиты органов дыхания в соответствии с программой защиты органов дыхания вашей компании. Средства защиты органов дыхания не должны использоваться вместо искусственной вентиляции легких.
• Соблюдение безопасных рабочих процедур, например, рабочие занимают положение, исключающее вдыхание сварочного дыма и газов
• Можно проводить оценку риска и отбор проб гигиены труда для определения потенциального воздействия на рабочих и других опасностей, а также для определения необходимых мер контроля. См. применимые пределы воздействия на рабочем месте в вашей юрисдикции.

Сварочные газы: различные типы и их применение

Если вы новичок в сварке, вам может быть интересно, для чего используются все различные сварочные газы.

Сварочные газы являются критически важными элементами для гладкого и стабильного сварного шва.

Мы используем их для защиты сварного шва от нежелательных химических реакций, а также для улучшения внешнего вида и прочности изделия.

В этой статье мы рассмотрим различные типы сварочного газа и их применение.

Инертные и химически активные газы при сварке. Объяснение

Прежде чем мы углубимся в типы сварочных газов и их использование, давайте совершим быстрый, но важный отход от инертных и реактивных газов.

Оба могут использоваться при сварке для получения одинаковых или очень разных эффектов.

Основное различие между инертными и химически активными газами заключается в названиях: 

• Инертные газы – это стабильные газы, которые имеют химическую реакцию с окружающей средой от очень низкой до нулевой. Они действуют строго как защитное средство и не влияют на полученный сварной шов. Гелий и аргон обычно используются в качестве инертных газов для сварки.
• Реактивные газы – хорошо реагируют. Реактивные газы химически соединяются с элементами в сварочной ванне и могут влиять на свойства металлов в сварном шве или изменять их. Вы можете использовать эти газы для изменения характера сварного шва. Активные газы включают азот, кислород, водород и углекислый газ.

Возможно, вы помните термин «благородные газы» из школьного курса химии. Эти шесть элементов в периодической таблице стабильны, с точным балансом электронов, которого хотят атомы. Эти элементы не пытаются соединиться с другими атомами, чтобы получить или потерять электроны, поэтому они, как правило, не реагируют с окружающей средой. Таким образом, инертные газы обычно инертны, хотя некоторые из них могут реагировать при определенных условиях.

Помимо благородных газов, некоторые другие соединения более чем одного элемента также могут стабилизироваться и становиться инертными.

При сварке мы часто комбинируем инертный газ с одним или двумя реактивными газами в очень низкой концентрации. Инертный газ обеспечивает контроль сварного шва и защищает ваши металлы от нежелательных химических процессов. Реактивные газы будут вносить небольшие изменения, например, добавлять больше тепла или изменять консистенцию наполняющих металлов.

В общем, хотя важно понимать разницу между инертными и реактивными газами, важно знать, когда и как их использовать.

Почему при сварке используется газ?

Мы используем газы при сварке по четырем основным причинам:

• Экранирование
• Продувка
• Одеяло
• Отопление

Конечно, при сварке выделяются газы и дым, но речь идет о газах, которые мы активно используем для воздействия на процесс сварки.

По сути, эти газы имеют решающее значение для обеспечения прочного и надежного сварного шва. Вы не можете просто расплавить два металла вместе и на этом закончить.

Чрезвычайно высокая температура, приложенная к сварному шву, вызывает всевозможные потенциальные химические реакции в сварочной ванне и с воздухом вокруг сварного шва.

Если вы не будете точно контролировать окружающую среду, вы можете получить плохой сварной шов или серьезную реакцию.

Давайте рассмотрим различные способы использования газа при сварке, зачем они нам нужны.

Защитный газ

Защитный газ на сегодняшний день является наиболее распространенным применением газов при сварке. Защитные газы делают именно то, на что они похожи — защищают сварной шов от нежелательных загрязнений.

Думайте об этом как о куполообразном газовом щите над сварочной ванной, где металлы сплавляются вместе. Хотя это не происходит физически, это полезная мысленная картина.

Можно подавать защитные газы от внешнего источника или сжигая электрод. Электроды в определенных сварочных процессах имеют покрытие, которое выделяет газ при нагревании. Электрод является проводником.

Зачем сварному шву нужна защита? Для защиты от загрязнений.

Под «загрязняющими веществами» мы подразумеваем свойства, которые будут взаимодействовать с химическими процессами или металлами в сварном шве. В зависимости от типа свариваемых металлов загрязняющие вещества могут включать кислород, азот, водяной пар или другие химические вещества и элементы в окружающей среде.

Каждый из них может ослабить или разрушить хороший сварной шов. Например, если вы свариваете сталь, любой избыток кислорода может образовать угарный газ, когда он смешивается с углеродом. Угарный газ будет создавать медленные пузыри в конечном сварном шве, что сделает его слабым и пористым. Кислород также может взаимодействовать с некоторыми металлами и вызывать окисление или оксиды в виде частиц или пленок, попавших в сварной шов.

Присутствие любых загрязняющих веществ может привести к ослаблению сварного шва, что приведет к опасным последствиям в дальнейшем.

Защитные газы вытесняют воздух вокруг сварного шва, успешно удерживая загрязняющие вещества. Кроме того, химически активные газы могут выполнять двойную функцию и влиять на окончательные свойства сварного шва.

Связанные материалы : Стоимость сварочных газов

Продувочный газ

Продувочный газ аналогичен защитному газу, но используется под сварным швом, а не над ним. Вместо защитного экрана продувочный газ отталкивает нежелательные загрязнения от сварного шва.

Продувочный газ в основном используется для нового сварного шва, когда вы впервые соединяете две отдельные детали. Как только вы получите стабильный первый сварной шов, вам, вероятно, больше не понадобится использовать продувочный газ под ним.

Продувка обычно применяется при сварке нержавеющей стали. Для этого вы герметизируете основание соединения, а затем буквально продуваете его продувочным газом, чтобы очистить область от загрязняющих элементов.

Продувочные газы могут быть такими же, как и защитные газы.

Защитный газ

Защитный газ защищает металлы после завершения сварки и во время ее остывания. Подумайте об этом — вы вложили всю эту работу в защиту сварного шва от загрязнений, но когда вы заканчиваете сварку, он все еще очень горячий и все еще подвержен нежелательным реакциям с окружающим воздухом.

Защитный газ можно добавить в резервуар или пространство, где остывает сварной шов. Газ обеспечивает чистоту области вокруг сварного шва и препятствует возникновению нежелательных газов или реакций.

Нагревающий газ

Нагревающий газ предварительно нагревает металлы перед сваркой. Обычно это наблюдается при газовой сварке или пайке, например,

В зависимости от металла в процессе охлаждения могут образоваться трещины, если он охлаждается слишком быстро. Применение тепла перед сваркой обеспечивает более медленное охлаждение металла и сохранение его структуры.

Греющий газ чаще всего применяют при газовой сварке стали, наиболее подверженной образованию холодных трещин.

Прочтите также: 

Различные типы сварочных газов

Итак, теперь, когда у нас есть представление об основных способах использования газа при сварке, пришло время узнать, какие именно существуют типы газов и как они используются.

Чистые газы

Типы сварочных газов можно разделить на две отдельные категории: чистые газы и смеси. Вы можете использовать чистые газы отдельно или в смесях.

Аргон (Ar)

Аргон является одним из шести благородных газов в периодической таблице элементов. Как обсуждалось ранее, аргон как благородный газ химически инертен, то есть не вступает в реакцию с окружающей средой. Эта стабильность делает аргон идеальным для сварки более активных металлов.

Еще одним преимуществом аргона является его низкая теплопроводность. Низкая теплопроводность означает, что он плохо пропускает тепло. При сварке с использованием аргона тепло концентрируется прямо в столбе дуги, где генерируется энергия, что обеспечивает узкое и глубокое проплавление сварного шва.

Аргон поддерживает аэрозольный перенос при использовании в качестве защитного газа. Распылительный перенос — это когда проволока распыляет тонкий туман из крошечных капель поперек сварочной дуги. Распылительный перенос способствует глубокому и целенаправленному проникновению и не вызывает разбрызгивания. Легкая уборка!

Недостатком низкотемпературного нагрева является то, что сварной шов может привести к перекашиванию или подрезанию валика. Накатывание валика происходит, когда расплавленный металл остывает слишком быстро, не полностью сплавляясь с основным металлом. Подрезка почти противоположна – выемка у основания сварного шва, где металл остыл, прежде чем он смог полностью заполниться. .

Гелий (He)

Гелий — еще один благородный газ. Хотя он инертен, как аргон, он оказывает противоположное воздействие на сварной шов из-за своих высоких свойств теплопроводности. По сути, гелий переносит тепло через гораздо большую площадь, чем аргон.

Благодаря более широкому тепловому профилю края валика остаются более влажными и легче сплавляются. Вместо аэрозольного переноса гелий способствует глобулярному переносу. Большие «капли» расплавленного электрода падают под действием силы тяжести в сварочную ванну.

Шаровидный перенос обеспечивает более высокую скорость наплавки, то есть количество фунтов присадочного металла, добавляемого к основному металлу в час. Чем выше скорость наплавки, тем эффективнее (и обычно дешевле) сварка. Однако вы можете использовать этот тип сварки только на плоском или горизонтальном основании, и вы также получите больше брызг.

При использовании гелия вам, скорее всего, потребуется более высокая скорость потока, потому что, как мы все знаем, гелий поднимается вверх. Вам нужно будет продолжать подавать больше газа с более высокой скоростью.

Двуокись углерода (CO2)

Как вы помните из уроков химии, двуокись углерода представляет собой молекулу, состоящую из одного атома углерода и двух атомов кислорода, связанных вместе. Хотя углекислый газ обычно инертен, он может стать очень реактивным при воздействии высокой температуры. При сварке можно использовать углекислый газ для создания различных взаимодействий.

Большинство реактивных газов работают в сочетании с инертным газом. Однако мы можем использовать углекислый газ в чистом виде для получения интересных эффектов. Газ производит очень глубокий сварной шов сравнимой ширины. Хотя он не обеспечивает такой точной сварки, как аргон, углекислый газ полезен для очень толстых материалов. Однако он также способствует шаровидному переносу и создает большое количество брызг.

Углекислый газ является самым дешевым из наиболее распространенных защитных газов, остальные три наиболее распространены: аргон, гелий и кислород.

Газы, используемые в смесях

Некоторые газы необходимо смешивать с другими, прежде чем их можно будет использовать при сварке. Вот три газа, которые мы используем в смесях.

Кислород (O2)

Как обсуждалось ранее, слишком много кислорода в сварном шве может вызвать окисление и ухудшить конечный результат. Однако вы можете использовать кислород в сочетании с другими газами в качестве активного защитного газа, если его концентрация не превышает 10%.

Кислород придает шву высокую энергию и тепло, но создает достаточно широкий, но не глубокий шов. Наибольшее тепло остается на поверхности.

Кислород помогает любому процессу горения, увеличивая температуру и скорость горения, поэтому он используется вместе с газами, описанными на этой странице, в отдельном баллоне.

Азот (N)

Сварщики редко используют азот в качестве защитного газа.

На самом деле, часто это один из газов, от которых мы защищаем сварной шов.

Однако в сочетании с аргоном азот может способствовать повышению коррозионной стойкости при сварке стали.

 

Водород (H)

Как и кислород, водород работает в защитных смесях при концентрации ниже 10 %.

Также, как и кислород, водород способствует формированию горячего и широкого валика, хотя он обеспечивает лучшее проникновение, чем кислород.

Водород обычно используется для сварки аустенитной нержавеющей стали.

Мы также можем использовать водород в более высоких концентрациях для плазменной резки.

Обычные газовые смеси

Различные газовые смеси по-разному влияют на сварной шов. В зависимости от материалов, которые вы используете, вам нужно будет правильно выбрать смесь.

Давайте рассмотрим наиболее распространенные газовые смеси при сварке, какие процессы использовать для каждого из них и на каком металле их использовать.

Аргон/CO2

Аргон и двуокись углерода могут смешиваться в различных концентрациях, от 5 до 25% двуокиси углерода, для различных уровней контроля и воздействия на сварной шов. Мы используем эти смеси чаще всего для сварки низколегированных или углеродистых сталей, и это популярная газовая смесь для сварки MIG.

Комбинации аргона и CO2 помогают сбалансировать самые экстремальные эффекты каждого газа. Высокое содержание аргона помогает уменьшить разбрызгивание и дым, создаваемые CO2, в то время как высокое содержание CO2 способствует переносу короткого замыкания и лучшему проникновению более тяжелых металлов. Более высокий уровень CO2 начнет увеличивать истощение сплава, и более 20% станут нестабильными.

Сварщики используют эти газовые смеси в:

• Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) на углеродистой стали
• Дуговая сварка флюсовой проволокой (FCAW) углеродистой стали
• Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW) нержавеющей стали

Аргон/O2

Введение минимальной концентрации кислорода в аргон в защитном газе значительно улучшит недостатки чистого аргона. Способствуя передаче тепла, кислород увеличивает скорость образования капель и удерживает сварочную ванну в расплавленном состоянии в течение более длительного периода времени. Это дополнительное время позволяет металлу более равномерно течь и сплавляться по сварному шву и выравнивает валик.

Используйте смеси аргона/O2 для следующих процессов сварки и металлов:

• Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) на нержавеющих сталях
• Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) на углеродистой стали

Аргон/CO2/O2

Эта тройная смесь невероятно универсальна и может успешно использоваться для обработки металлов различной толщины. CO2 увеличивает глубину проникновения, а кислород повышает эффективность, обеспечивая хороший перенос распыла при более низком напряжении.

Некоторые люди называют это «универсальной смесью», потому что вы можете использовать ее для распыления, короткого замыкания и шарикового переноса. Мы используем его в следующих процессах:

• Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) на углеродистой стали
• Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) на нержавеющей стали в некоторых случаях

Аргон/гелий/CO2

Эта тройная смесь помогает увеличить теплопередачу по сравнению с чистым аргоном, что дает лучший результат сварки и плавления. Добавление гелия работает аналогично аргону и кислороду, но, поскольку гелий инертен, вы не рискуете окислением.

Смеси с большим содержанием гелия (до 90%) способствуют передаче короткого замыкания. Аргон и углекислый газ помогают стабилизировать дугу и увеличить проплавление.

Смеси с большим содержанием аргона (до 80%) способствуют переносу распыления, а гелий обеспечивает более гладкий профиль валика и смачивание.

Аргон/гелий/CO2 лучше всего подходит для следующих процессов:

• Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) на нержавеющей стали
• Дуговая сварка флюсовой проволокой (FCAW) углеродистой стали
• Дуговая сварка нержавеющей стали порошковой проволокой (FCAW)

Аргон/гелий

Вы увидите смеси аргона/гелия, используемые для обработки химически активных металлов и цветных металлов, таких как медь, никелевые сплавы или алюминий. Обычно вы можете использовать чистый аргон, но более высокие концентрации гелия работают с более тяжелыми материалами, уменьшая проникновение.

Гелий увеличивает нагрев поверхности, делая сварочную ванну более жидкой. Текучесть позволяет пузырькам воздуха или примесям подниматься на поверхность и улетучиваться, уменьшая пористость конечного продукта.

Мы чаще всего используем эту смесь в:

• Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) на алюминии
• Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) нержавеющей стали или алюминия

Аргон/азот

Хотя смесь аргона и азота не является типичной, они работают вместе, если поддерживать очень низкую концентрацию азота. Добавленный азот помогает получить полностью аустенитный (низкокоррозионный, немагнитный) сварной шов из нержавеющей стали.

Более высокие уровни азота увеличивают дымообразование и пористость.

Смеси аргона и азота можно использовать с:

• Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) на нержавеющей стали 347

Аргон/гелий/O2

Смесь аргона, гелия и кислорода может увеличить энергию дуги и поверхностный нагрев при сварке черных металлов. Обычно для этой цели вы используете только гелий и аргон на цветных материалах.

Эта тройная смесь повышает текучесть сварочной ванны, обеспечивая равномерный профиль сварного шва и меньшую пористость.

• Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) черных металлов

Аргон/водород

Аргон и водород — менее распространенная смесь, но ее можно использовать для сварки аустенитной стали с помощью дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW), также известной как метод TIG.

Водород добавляется в аргон для увеличения скорости и профиля валика окончательного сварного шва. Это помогает поддерживать узкую и точную дугу, увеличивая теплопередачу.

• Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) аустенитной стали

Аргон/CO2/водород

В аргон можно добавлять небольшое количество двуокиси углерода и водорода для поддержания стабильности дуги, минимизации нагара и увеличения смачивания при сварке нержавеющей стали. Вы не должны использовать эту смесь на низколегированных сталях, так как это вызовет серьезные проблемы с растрескиванием.

• Сварка нержавеющей стали в среде инертного газа (MIG)

Читайте также : Какого размера бывают баллоны со сварочным газом?

Газы при кислородно-топливной сварке

Газокислородная сварка сейчас не так популярна, как раньше, благодаря развитию и широкой доступности дуговой сварки. Этот тип сварки был изобретен в 1903 году и использует простую газовую горелку для сварки металлов.

Электроды для дуговой сварки были разработаны в 1920-х годах и обеспечили более точный и быстрый метод сварки, который также можно было использовать для сварки высокореактивных металлов.

Однако многие люди по-прежнему используют кислородно-топливную сварку для создания произведений искусства или сварки в небольших или домашних мастерских. При кислородно-топливной сварке используется газ или горючая жидкость для подпитки горения.

Давайте рассмотрим основные виды топлива, используемые в этом типе сварки. Каждый из них в сочетании с кислородом создает пламя.

• Ацетилен – это основное топливо, используемое для кислородно-топливной сварки. Преимуществами являются высокая температура горения, что делает его идеальным для сварки высокопрочных сталей, и зона восстановления вокруг зоны сварки, которая помогает очистить металл.
• Пропан – Пропан имеет гораздо более низкую температуру пламени, чем ацетилен, и не имеет восстановительной зоны. Из-за этого пропан не идеален для сварки, но лучше ацетилена для резки, нагрева или гибки. Для достижения наилучших результатов следует использовать инжекторную горелку.
• Пропилен – Пропилен больше всего похож на пропан и лучше подходит для резки, чем для сварки. Использование пропилена для сварки обычно приводит к хрупкому сварному шву. Пропилен также лучше всего работает с инжекторной горелкой и поддерживает чистоту наконечника.

  No related posts.