Что лучше для сварки полуавтоматом — углекислота или аргон

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Суть и преимущества газосварки
• Необходимое оборудование для газосварки
• Область применения газосварки
• Виды пламени и газов в газосварке
• Технологии газосварки

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.

При сварке газ используется не только в качестве активного вещества. Иногда он выполняет защитную роль, оберегая расплавленный металл от нежелательного взаимодействия с внешней средой. В статье расскажем именно об этих защитных свойствах.

Открытие аргона и гелия столкнуло периодический закон с большими трудностями. Возник вопрос о размещении новых элементов в периодической системе.

Электроды для сварки в защитных газах

Сварка производится как неплавящимися, так и плавящимися электродами. Неплавящиеся электроды (графитовые, угольные или вольфрамовые) необходимы только для возбуждения и поддержания горения дуги. Чтобы заполнить разделку свариваемых кромок в зоне дуги, необходимо ввести присадочный металл в виде проволоки или прутков. При этом графитовые или угольные электроды используют чаще всего только при работе с легированными сталями, потому что они не смогут обеспечить устойчивое горение дуги, в результате чего сварной шов будет пористый и иметь темный налет.

При полуавтоматической сварке в защитных газах используют неплавящиеся электроды и специальные инверторные шланговые сварочные полуавтоматы. Суть выполнения таких работ заключается в передвижении сварочной головки вдоль линии сварного шва одновременно при опоре на присадочную проволоку, имеющую сечение 1-2 мм.

При автоматической сварке в защитных газах могут использоваться как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды. Работы такого типа производятся на специальных автоматах с закрепленной головкой на вращающейся консоли. Тем самым появляется возможность одновременной обработки сразу на нескольких рабочих участках.

Технологии газосварки

Различают два вида газосварки:

• Газопламенный – выполняется посредством проволоки для газосварки с формированием сварочной ванны.
• Газопрессовый – не требует присадки и флюса. Расплавленные пламенем горелки кромки заготовок плотно прижимают друг к другу, удерживая до застывания расплава.

В обоих случаях кромки предварительно очищают от грязи, ржавчины наждачной бумагой или металлической щеткой. Аналогично обрабатывают присадочные материалы.

Газосварка дает возможность формировать сварные соединения с любой ориентацией в пространстве благодаря тому, что давление газовой струи прижимает расплав к поверхности деталей. Для сваривания без присадки кромки деталей предварительно отбортовывают.

Обычно газовую сварку применяют для стыкового соединения, реже – углового и торцевого. Интенсивность нагрева можно менять, регулируя наклон струи.

Существует несколько популярных техник газопламенной сварки:

• Левая – используется при сваривании деталей толщиной не более 3 мм из легко плавящихся металлов. Струя пламени движется справа налево, помещая перед резаком присадочный материал. Толщину проволоки можно рассчитать, разделив пополам толщину деталей и прибавив к полученной величине 1 мм.
• Правой пользуются, соединяя заготовки толщиной более 3 мм с предварительной разделкой кромок. Пламя движется слева направо, а присадочная проволока (толщина не более 1/2 толщины заготовки) с погруженным в расплав кончиком перемещается вслед за горелкой. Этот способ позволяет получить более качественный шов, чем левый. Также правая техника дает возможность существенно снизить расход газовой смеси и на 20 % ускорить сварку.
• Сквозным валиком – техника, которой пользуются исключительно для сварки листового металла. Детали выставляют вертикально с зазором, равным 1/2 толщины листа. Пламенем горелки проплавляют насквозь соединяемые края и наплавляют на низ отверстия слой присадки. Далее, сдвинув пламя выше, плавят верхнюю часть, а на нижнюю наносят новый слой присадочного материала, повторяя это действие до формирования полноценного шва. Послойное наплавление позволяет избежать образования пор, раковин и шлака.
• Ванночками – метод, используемый для сваривания заготовок из низколегированных и малоуглеродистых сталей с толщиной не более 3 мм. Сформировав первую ванну диаметром от 4 до 5 мм, в нее опускают присадочную проволоку. Расплавленный кончик затем перемещают в темную зону пламени, защищая ее от окисления. Горелку двигают по спиральной траектории и перемещают вдоль кромок. Перекрытие первых ванночек последующими составляет около 30 % их размера.
• Многослойную газосварку отличает высокое качество шва, достигаемое благодаря тому, что верхние слои отжигают металл нижних. Такой способ имеет низкую производительность и связан с большим расходом газовой смеси, поэтому его используют при выполнении особо ответственной работы.

Газопламенная сварка смесями на основе пропана и других газов связана с нюансами, без знания которых добиться хорошего качества соединений проблематично. По этой причине обучение обычно начинают, используя обычную кислородно-ацетиленовую смесь, с последующей отработкой навыков на заготовках из разных металлов.

Режимы сварки в защитных газах

Для операций такого типа чаще всего пользуются полуавтоматическими инверторными агрегатами. Они позволяют выполнить настройку подаваемого напряжения и электричества. Помимо этого, такие агрегаты выполняют функцию базовых источников питания, а их опции и мощность регулировки могут варьироваться в зависимости от используемой модели. При стандартных видах работ (когда не нужно обрабатывать толстостенные сплавы) подойдет обычная аппаратура.

Основные отличия автоматизированной дуговой сварки в защитных газах преимущественно заключаются в следующих параметрах: толщина металла, диаметр проволоки, сила электрического тока, подаваемое напряжение, скорость подачи контакта и расход газа. Их можно отобразить следующим образом:

• 15 см; 0,8 мм; 120 А; 19 В; 150 м/ч; 6 ед/мин;
• 7 мм; 1 мм; 150 А; 20 В; 200 м/ч; 7 ед/мин;
• 2 мм; 1.2 мм; 170 А; 21 В; 250 м/ч; 10 ед/минут;
• 3 мм; 1,4 мм; 200 А; 22 В; 490 м/ч; 12 ед/мин;
• 4-5 мм; 0,16 см; 250 А; 25 В; 680 м/ч; 14 ед/минут;
• 6 мм и более; 1,6 мм; 300 А; 30 В; 700 м/ч; 16 ед/мин.

Такие параметры считаются стандартными и предназначаются для процессов с применением углекислоты.

Преимущества и недостатки сварки в защитных газах

Благодаря широкому выбору используемых материалов такая технология стала очень востребована в разных сферах промышленности. Ее основными преимуществами являются:

• удобство процесса, так как сварку можно выполнить из любого пространственного положения;
• отсутствие флюса и шлака;
• высококачественные швы на разных металлах;
• возможность наблюдения за сваркой деталей;
• простота механизации для увеличения производительности;
• умеренные цены.

К недостаткам метода можно отнести:

• тепловая и световая радиация дуги;
• взрывоопасность газовой аппаратуры;
• необходимость остывания горелок;
• возможность наблюдения за сваркой деталей;

В каких видах сварки применяются защитные газы

Защитные газы применяются в двух видах сварки:

В этой статье

Для того чтобы избежать возгорания и взрыва ацетилена в горелке, рукаве или ацетиленовом генераторе (так называемого обратного удара), прибегают к помощи специальных затворов. Чаще всего это жидкостные затворы, в которых следует поддерживать уровень воды. Запирающее устройство чаще всего отделяет резак от ацетиленовой трубы.

Газовые баллоны

Баллоны для газосварки окрашивают в разные цвета, выбор которых зависит от того, какой конкретно газ в них закачан. Строго запрещено наносить краску на верхнюю часть баллонов, чтобы она не вступила в контакт с газовой смесью. Кроме того, емкости с ацетиленом нельзя снабжать медными вентилями – взаимодействие газа с медью может вызвать взрыв.

Шланги разного назначения

При помощи шлангов подают газы и горючую жидкость. Поскольку сварочные рукава эксплуатируются под высоким давлением, к их техническим характеристикам предъявляются высокие требования.

Выпускают три вида газосварочных шлангов, для маркировки которых используют:

• красную полосу для рукавов, рассчитанных на давление не более 6 атмосфер;
• синюю – для рукавов, рассчитанных на давление до 20 атмосфер;
• желтую – шланги для горючих жидкостей.

Газовые горелки

В горелке для газосварки происходит смешивание газов и паров горючих жидкостей. На современном рынке сварочного оборудования представлено огромное разнообразие оборудования. Резаки могут быть инжекторными или безынжекторными, различаться по мощности и прочим параметрам.

Редуктор

Редукторы необходимы для работы с газами под высоким давлением.

Эти устройства бывают прямыми и обратными, служат для снижения давления газа, поступающего в рукав из баллона. Поверхность продвинутых редукторов покрывается серебряной пленкой, которая препятствует замерзанию.

Газовый пост

Газовым постом называют специально оборудованное рабочее место газосварщика. Оптимальным решением такого стола является поворотная столешница с фиксаторами. Посты оборудуют вытяжкой и удобными системами хранения для инструмента и расходных материалов.

Какие виды газовых горелок применяются для сварки

Газовая горелка – важный и достаточно сложный элемент сварочного оборудования, хотя на первый взгляд таковым не является. Она необходима для получения факела, которое воздействует на металл, и помогает регулировать объем и мощность пламени в определенных границах.

Конструкции газовых горелок делятся на:

• инжекторные;
• безынжекторные.

По виду используемого газа они подразделяются на:

• ацетиленовые;
• под жидкое горючее, а также иные газы.

По способу обработки делятся на:

• ручные,
• машинные.

1. Инжекторный и безынжекторный виды горелок для сварки с помощью газа.

Необходимость поддержания требуемого уровня давления подаваемого газа привела к снабжению горелки струйным насосом. Высокое давление газа не требует включения насоса, поскольку горючее подается с уже необходимым уровнем. Но если газ находится в баллонах под низким давлением, то его расход увеличивается. В таком случае давление искусственно увеличивают. Именно тогда применяется подача при помощи инжектора – принудительно. Затем в сварочной камере горелки происходит смешивание кислорода с иными газами до получения требуемой смеси, которая и создает факел.

Более простыми являются горелки, в которых нет инжектора. Газы (кислород и горючее) для факела поступают в смеситель посредством системы подачи. В нее входят: шланги, вентили и ниппели. Однородной смесь для качественного пламени становится уже в смесителе.

Она проходит по трубке наконечника и подается на мундштук, затем ее поджигают, образуя необходимое для работы пламя. Следует тщательно следить за параметрами давления подачи смеси из мундштука – таким образом можно регулировать процесс горения. Скорость, с которой смесь ацетилена и кислородом вырывается из мундштука, может равняться 70–160 м/сек. Если она будет недостаточной, то смесь, попадая внутрь горелки, взрывается в ней. Если слишком высокой – факел отрывается от горелки и тухнет.

В горелках высокого давления может использоваться метан и водород. Они достаточно просты в работе, но применяются значительно реже инжекторных горелок низкого давления.

2. Работа горелки низкого давления.

Система подачи (ниппель и регулировочный кран) поставляет кислород высокого давления (4 атм) в горелку. Газ проходит на высокой скорости через инжектор. В камере струйного насоса кислород своей струей создает пониженное давление (ниже атмосферного), благодаря чему в нее поступает горючий газ. Он проходит через ниппель и вентиль, а потом и инжектор, смешивается с кислородом в смесительной камере. Затем с необходимой для работы скоростью подается на мундштук.

В процессе работы расход кислорода неизменен, поскольку не подвержен внешним факторам. Чего не скажешь об ацетилене, на который влияют колебание давление, нагрев мундштука, возрастание сопротивления. Что приводит к повышенному его расходу.

3. Другие виды горелок.

Газовые горелки, функционирующие на жидком топливе, например, керосине, бензине, применяются в ряде отраслей промышленного производства. Принцип работы данного вида горелок заключается в распылении смеси кислорода и керосина и последующего испарения мелких капелек горючего нагревом мундштука.

Для эксплуатации этого вида горелок в безаварийном режиме необходимо соблюдать следующие требования безопасности:

• отслеживать форму сварочного пламени;
• регулировать факел в необходимых границах;
• устройство должно быть защищено и неуязвимо для воздействий извне;
• горелка должна быть удобна в использовании.

Чаще всего для проведения газовой и плазменной сварок применяется ацетилено-кислородная смесь. В качестве ее замены может быть использован пропан. Однако такой вид работ достаточно сложен и не под силу новичку, так как требует вдумчивой предварительной подготовки, что, несомненно, скажется на качестве шва и облегчит работу.

Что нужно знать о газовой сварке

Газоплазменная сварка, называемая также газовой, объединяет две металлические детали или листа, расплавляя их края и объединяя основной материал с припоем или добавочным металлом. Расплав достигается созданием области высокой температуры в зоне сварки с помощью сгорания некоторого газа с определенной скоростью. Как газовая резка, так и сварка происходят путем экзотермической реакции расплавленного металла с горящей газовой смесью, подающейся к месту реза (сварки).

Требуемая для соединения температура горения достигается смешиванием кислорода с каким-либо горючим газом. Процесс соединения газов происходит внутри газового смесителя, куда они поступают из разных источников. На выходе из смесителя происходит искусственный поджог газа. В соответствии с технологией сварки газом, объем подачи каждого из компонентов смеси регулируется отдельно. Благодаря этому создаются наилучшие условия для резки и соединения металлов. Данный принцип характерен для любого газопламенного аппарата.

Посредством аппарата газовой сварки можно:

• сваривать различные заготовки;
• паять (например, ремонтируя испорченные детали);
• наплавлять;
• разрезать металлопрокат в листах или трубы на заготовки.

Благодаря множеству преимуществ, сварка газом применяется в различных отраслях хозяйства: промышленном производстве, строительстве, ЖКХ, ремонте автотранспорта, для бытовых целей в городских квартирах, на дачах и в домах. Газосварка может соединить практически все виды металлов. Сфера ее применения обширна: слияние частей сложных конструкций, деталей из цветного металла, тонкостенных труб и пр. А если правильно выбрать припой и подобрать условия, то можно сварить чугун и напаять на него латунь. Газовая резка и сварка позволяют получать изделия высокого качества.

Процесс пайки происходит методом нагрева заготовок с одновременным расплавлением припоя с флюсом. На расплавленных стыках заготовок идет процесс взаимного проникновения (диффузии) металлов и припоя. Шов при этом получается ровный и красивый, в дальнейшем он может быть дополнительно обработан.

Метод наплавки используется для покрытия одной металлической заготовки иным по типу или структуре металлом. Поверхность основной заготовки нагревается до температуры запотевания. Данный метод позволяет ремонтировать и восстанавливать детали, наплавлять другой материал с лучшими прочностными характеристиками, увеличивать размеры изделия. Использование наплавки понижает стоимость ремонта, уменьшает количество используемого дорогого материала и продлевает срок службы.

Суть и преимущества газосварки

Принцип метода газовой сварки состоит в подаче раскаленной струи газов на соединяемые кромки при помощи специального оборудования. При этом происходит прогрев металла до необходимой для сваривания температуры и расплавление присадочного материала, закрепленного на сопле или отдельно подаваемого в рабочую зону.

Оксидная пленка в месте сварки не формируется благодаря тому, что поступающий из сопла газ защищает разогретый металл от контакта с воздухом. Особо важное значение для качественного соединения металлических деталей газосваркой имеет правильный выбор сварочного газа.

Для газосварки металла можно пользоваться смесью любого горючего газа с кислородом. Оптимально подходит для этой цели ацетилен, который обеспечивает разогрев до +3 400 °C, тогда как, например, у пропана этот показатель на 600 градусов меньше.

Каждая из сварочных технологий имеет наряду с преимуществами свои недостатки. При газосварке медленное прогревание рабочей зоны может выступать как положительной, так и отрицательной особенностью метода.

К плюсам газовой сварки относят:

• плавность и равномерность нагрева при сваривании деталей из цветного металла;
• независимость от источников электроэнергии;
• регулируемость мощности струи раскаленного газа;
• возможность переключения режимов сварки при помощи специальных контроллеров.

• большое рассеивание тепла, следовательно, снижение КПД;
• большая площадь разогрева, делающая невозможной точную работу;
• высокая стоимость расходуемого газа, которая делает газовую сварку более затратной в сравнении с электрической;
• громоздкое и сложно транспортируемое оборудование;
• необходимость определенных навыков для формирования качественных сварных швов.

Резаки по большей части предназначены для ручной газовой сварки, что не позволяет автоматизировать процесс.

Руководство по сварке в защитных газах

Главным отличием от других методов сварки является то, что нахождение дуги происходит в струе защитного газа, вытесняющего окружающую среду. За счет этого исключается взаимодействие расплавленного металла с кислородом и азотом.

1. Подготовка и соединение кромок

Несмотря на ряд достоинств метода, перед началом сварки в среде защитных газов необходимо выполнить подготовку соединяемых деталей.

Во избежание брака, следует последовательно выполнить ряд таких действий:

• произвести выравнивание поверхностей;
• зачистить и удалить следы коррозии;
• убрать заусенцы;
• прогреть заготовки.

Методы подготовки кромок под сварку (механические, газовые и т. д.) ничем не отличаются от других видов сварок. Конфигурация кромочных разделок и их геометрические параметры должны быть выполнены в соответствии с техническими требованиями изделия или по ГОСТ 14771-76.

При автоматической или полуавтоматической сварке в защитных газах плавящимся электродом при толщине металла не более 8 мм можно выполнить полностью проваренный шов, даже не используя разделку кромок и не делая зазор между ними. При разделке кромок и зазоре полный провар можно получить при толщине стенки металла до 11 мм. При автоматическом виде сварки производительность изготовления стыковых соединений можно значительно увеличить, используя разделку без скоса кромок.

Для сварки металлических заготовок толщиной до 40 мм необходимо оставить зазор в нижней части стыка между кромками до 10 мм. Чтобы удерживать постоянное значение зазора в зоне сварки, нарушаемое по причине поперечной усадки, в каждом проходе сварки необходимо применить шарнирное закрепление деталей с таким углом раскрытия кромок, который будет соответствовать толщине обрабатываемого металла.

При многослойном выполнении сварки сталей с применением углекислого газа перед выполнением каждого последующего слоя необходимо всю поверхность наложенного слоя тщательно зачистить от шлака и брызг. Чтобы свести к минимуму появление металлических брызг, на поверхность детали из углеродистой стали можно нанести слой с помощью специального аэрозольного препарата типа «Дуга».

Проводить сварку можно даже при непросохшем препарате. Сборка деталей осуществляется при помощи прихваток, скоб, клиньев или струбцин. При сварке в защитных газах делать прихватки лучше всего таким же методом, которым будет выполняться сварка. Перед сваркой прихватки следует осмотреть, а при сваривании переварить.

2. Подбор проволоки и техника ее подачи.

Наиболее значимой характеристикой, на которую следует обращать особое внимание, является прочность металла шва. Здесь подразумевается высококачественное выполнение спайки, отсутствие трещин и пор. Добиться этого можно при помощи добавления следующих химических добавок:

• Al – алюминий;
• Zr – цирконий;
• Mn – марганец;
• Si – кремний;
• Ti – титан.

Все эти элементы останавливают соединение углерода и кислорода и препятствуют образованию СО (угарного газа). В итоге остается только шлак, который является абсолютно безвредным.

Добавление таких элементов, как Mn и Si, положительно скажется на форме шва и текучести ванны. Оставшиеся элементы увеличат ее вязкость. Такая проволока хорошо подойдет для сваривания труб.

В маркировку электрода включаются следующие параметры:

• цифры, обозначающие диаметр в миллиметрах;
• индекс «СВ»;
• процентное содержание углерода;
• буквенное обозначение химического элемента, из которого состоит электрод;
• усредненное содержание этого элемента.

Способ подачи электрода будет зависеть от аппарата. При ручном методе сварки в среде защитных газов все операции осуществляются непосредственно специалистом.

При полуавтоматической сварке предполагается автоматическая подача проволоки.

3. Расчет расхода газа.

Посчитать расход газовой смеси за время сварки можно несколькими способами. Необходимо определить тип производства – единичное или массовое. При мелкосерийном изготовлении для определения затрат на газ деталей применяется следующая формула:

N = P × R, где P – расход проволоки в килограммах, а R – коэффициент затрат газа на 1 кг электродов. Значение последнего параметра рекомендуется выбирать из диапазона от 1,15 до 1,3.

Техника безопасности при сварке в защитных газах

Не забывайте, что защитные газы используются только для защиты металла от порчи, но не являются безопасными для самого сварщика. Существует ряд важных правил, которые следует выполнять при выполнении сварки в среде защитных газов:

Обобщенно можно сказать, что любые виды сварочных работ обладают повышенной степенью опасности, поэтому каждому работнику необходимо в первую очередь самому заботиться о защите органов дыхания, зрения и кожи. Даже непродолжительный процесс сварки в личном гараже нельзя производить без маски, термоустойчивых перчаток и респиратора. Только при наличии такой защиты будет уверенность, что выполнение качественной сварки не нанесет вреда вашему здоровью.

Область применения газосварки

Газосварка применима не для всех металлов. Чаще всего ею пользуются при работе с:

• жестью и тонколистовым металлом, толщина которого не превышает 5 мм;
• цветными металлами;
• чугунами;
• инструментальными марками стали.

У всех перечисленных материалов есть одна общая черта – им необходим мягкий постепенный нагрев, который характерен для газопламенной сварки.

Газосварка и резка металла широко применяется как в самых разных областях промышленности и строительства, так и в быту. Плавный нагрев, который минимизирует деформирование деталей из тонколистовых заготовок, делает этот способ сварки особенно популярным.

Важную роль в обеспечении качественного сваривания играет правильная регулировки подачи газовой смеси и отладка пламени. В начале работы следует полностью открыть кислородный и ацетиленовый вентили, поджечь горелку и отрегулировать горение клапаном подачи ацетилена при полностью открытом кислороде.

• Чем обусловлено применение защитных газов
• Классификация защитных газов
• Основные защитные газы
• Выбор защитного газа для сварки

В твердом агрегатном состоянии металлы крайне медленно вступают в химические реакции. Чтобы ускорить процесс, прибегают к их расплавлению, но для обеспечения качественного шва при сварке важно создать определенные условия.

Углекислота (CO2) и ее применение

Углекислота (двуокись углерода) — бесцветный активный газ, растворимый в воде, не ядовит, взаимодействует с кислородом. Углекислый газ тяжелее воздуха, благодаря чему он надежно изолирует расплавленный металл от контакта с ним. Это единственный активный газ, который используют при сварке как защитный в чистом виде, то есть не добавляя к нему инертный газ.

Углекислота широко применяется при полуавтоматической cварке методом MAG. Этот вариант защиты привлекателен невысокой ценой, но для него характерна не особо высокая стабильность дуги и повышенное разбрызгивание металла.

Углекислоту применяют при сварке деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Использование углекислоты позволяет получить хороший тепловой эффект, который необходим при работе с заготовками из металла большой толщины. Из-за невысокой стабильности дуги использовать углекислоту рекомендуется только при сварке на короткой дуге.

Чаще всего углекислоту в чистом виде применяют в строительстве, в машиностроении при кузовном ремонте, холодной посадке деталей машины, и т.п.

Как действует защитный газ

В твердом виде металлы вступают в медленные химические реакции. Например, окисление нелегированной стали кислородом, находящимся в воздухе и воде, может длиться годами. Поэтому ржавчина проступает в виде небольшой точки на поверхности, потом разрастается и только спустя годы появляется сквозная коррозия.

Когда металл расплавляется, он становится открыт для быстрых химических реакций. Например, во многих сталях в составе есть углерод. Это активное вещество, взаимодействующее с кислородом, присутствующим в воздухе. Если при помощи электрической дуги создать сварочную ванну, но никак ее не защитить, молекулы углерода начнут притягиваться к молекулам кислорода, вырываясь из расплавленного металла. Когда ванна застынет, вся поверхность будет пронизана порами. Ни о какой герметичности и прочности соединения здесь не может быть и речи.

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

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.

Чем обусловлено применение защитных газов

Когда при помощи электрической дуги создают сварочную ванну, углерод, который входит в состав многих сталей, взаимодействует с кислородом из окружающей воздушной среды. Это приводит к тому, что молекулы углерода перемещаются на поверхность расплавленного металла, происходит бурление. После застывания получится пористый негерметичный шов, т.е. соединение окажется непрочным, ненадежным.

Защитные газы, изолируют расплавленные участки металлических конструкций от внешней среды. Благодаря этому:

• не происходит кипения сварочной ванны;
• есть возможность полноценного контроля качества соединения;
• образуется прочный шов.

Дополнительно охлаждается сварочный пистолет. Чтобы не допустить образования кратеров уже после окончания работ, подачу защитной смеси не прекращают одновременно со сваркой. Это связано с тем, что не до конца остывший шов все еще способен вступать в нежелательную реакцию.

Именно поэтому активные защитные газы так широко используются при проведении различных сварочных работ.

Полуавтоматическая и аргонодуговая сварки

Когда при сварке задействован полуавтомат (МИГ/МАГ), то горение дуги происходит между изделием и проволокой, которая поступает с катушки непрерывно. Благодаря этому можно реализовать достаточно длинные швы. Напряжение подается через токосъемный наконечник. Одновременно из сопла горелки, которой управляет мастер, в направлении сварочной ванны поступает газ. При этом нет необходимости постоянно менять электроды. Этот способ не только практичен для электросварщика, но и отличается хорошей производительностью.

Инверторный сварочный аппарат используют при аргонодуговой технологии (ТИГ). Она позволяет, хоть и не так быстро, как полуавтоматическая, надежно соединять металлы минимальной толщины. Здесь вместо проволоки используется вольфрамовый электрод. Он не расплавляется, а значит, есть возможность поддерживать воздушный зазор. Изделия до 0,2 см толщиной сваривают путем расплавления кромок. Если принципиально важно достичь высокой прочности соединения, то вносят различные присадки. Защитная смесь также подается горелкой, которой манипулирует мастер.

Хотите получить консультацию?

Позвоните нам по телефону!

+7 (495) 532 17 17 Пн.-Пт. с 9:00 до 18:00, обед с 13:00 до 14.00, Сб. с 9.00 до 15:00

Суть технологии сварки в защитных газах

Сварка в среде защитных газов (как автоматическая, так и полуавтоматическая) возникла относительно недавно, и в течение последних 25–30 лет происходило ее стремительное развитие. Многие ошибочно полагают, что этот метод используется только для сваривания тонколистовых конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Но на практике посредством такой сварки соединяют и металлические изделия толщиной до 25–30 мм. И самое ценное то, что рабочий процесс можно выполнять в любом пространственном положении.

Дуговая сварка в защитном газе применяется для соединения сложных конструкций с высокими требованиями к выносливости и прочности: в промышленности, для соединения деталей автомобилей, всевозможных трубопроводов и т. д. Она используется для сварки цветных и черных металлов и сплавов на их основе. Наиболее часто применяется для сварки нержавеющей стали, титана, циркония, магния, алюминия и их сплавов. Для каждого металла и сплава используется определенная газовая смесь.

Выбор защитного газа для сварки

Правильный выбор защитного газа — большой вклад в качество полученного шва и его прочность, а также возможность сократить время проведения работ.

В таблице ниже приведены рекомендуемые агенты в зависимости от состава свариваемых конструкций.

Это не окончательный перечень используемых профессионалами газовых сред. В каждом конкретном случае определяется оптимальное соотношение компонентов. Должен учитываться и вид переноса — импульсный, струйный, с короткими замыканиями.

Кроме этого, выбор влияет на расход материалов, способ исправления дефектов, вид последующей обработки шва.

Мы поставляем газовые смеси для сварки, пищевой промышленности мелким и крупным оптом. Производство оснащено современным оборудованием, а при хранении, транспортировке строго соблюдаются требования безопасности. Качество подтверждается сертификатами и нашим многолетним опытом на рынке.

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)

Инертный газ, остающийся пассивным ко всем видам металлов. Не имеет запаха и цвета. Поставляется в серых баллонах с зеленой надписью. Чаще всего используется при аргонодуговой и полуавтоматической сварке легированных сталей, тугоплавких металлов, алюминия, меди. Как микс подходит для сварки углеродистых и малоуглеродистых сталей. Аргон тяжелее воздуха на 38%, поэтому эффективно вытесняет его из сварочной ванны, чем обеспечивает надежную защиту.

Углекислый газ (СО2)

Активный газ, без цвета и запаха, но с кислым вкусом. Не ядовит, растворяется в воде, взаимодействует с кислородом. Тяжелее воздуха, поэтому надежно изолирует расплавленный металл. Поставляется в черных баллонах с желтой надписью. Задействуется в полуавтоматической сварке MAG. Привлекателен низкой ценой, но выделяется повышенным разбрызгиванием металла и менее стабильной электрической дугой. При сварке с использованием углекислоты раздается характерный треск.

Чаще всего используется для кузовного ремонта, холодной посадки частей машины и пр. Хорошее качество шва обеспечивается применением углекислого газа 1 сорта. В нем нет азотной кислоты, спирта, эфиров и аммиака. Допускается использование пищевой углекислоты или газа 2 сорта, но из-за увеличенного содержания водяных паров снижаются пластические свойства стали и возможна повышенная пористость шва. Для соединения низколегированных и малоуглеродистых сталей можно подключать баллоны со смесью 30% кислорода и 70% углекислоты, но тогда окисляющие процессы увеличиваются.

Гелий (Не)

Инертный газ, поставляемый в коричневых баллонах с белой надписью. Чистый гелий легче воздуха, поэтому для полноценной защиты сварочной ванны понадобится большой расход. Зато гелий содействует лучшему проплавлению за счет повышенного тепловложения. Подходит для сварки толстых легированных сталей и химически активных металлов. Но стоит чистый гелий дорого и применяется только на специфических производствах. Чаще оправдано использование смеси гелия с аргоном в пропорции 60/40%.

Азот

Газ без запаха и цвета. Вещество не горит, не поддерживает горение. Поставляется в черных баллонах с желтой надписью. По ГОСТу 9293-59 бывает 4-х сортов, с содержанием от 96 до 99.5%, остальное — кислород. Подходит для сварки меди.

Кислород

Активный, бесцветный, негорючий газ. Поставляется в синих баллонах с черной надписью. В чистом виде используется только для газопламенной резки и газовой сварки, поскольку активно поддерживает горение.

Для электросварки подается в качестве смеси с углекислотой или тройной смеси с углекислотой и аргоном. Содействует повышению тепловложения на поверхности материала, из-за чего форма проплавления становится не клиновидной, а в виде «гвоздя со шляпкой». Добавка кислорода улучшает капельный перенос металла. Подходит для сварки черных тонких металлов.

Водород

Активный газ, без запаха, цвета, поставляемый в зеленых баллонах с красной надписью. Используется при сварке только в смесях. Концентрация не превышает 10%. Применяется при сварке аустенитной нержавеющей стали. Смеси, где содержание водорода достигает 30-40%, подходят для плазменной резки нержавеющей стали, повышая мощность дуги и снижая количество нависающего на краях шлака.

Ответы на вопросы: о правильном выборе сварочного защитного газа

Чем лучше варить малоуглеродистую сталь миксом или углекислотой?

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?

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?

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?

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?

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?

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.

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

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:

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.

Виды защитных газов для сварки

Такая технология позволяет выполнять сварные швы как с помощью неплавящихся (чаще всего вольфрамовых), так и плавящихся электродов. При первом варианте сварной шов достигается в результате расплавления кромок детали и при подаче в зону дуги присадочной проволоки. Металл шва появляется в результате расплавления плавящегося электрода при сварке в защитных газах. Существуют три группы защитных газов:

• только инертные газы – гелий, аргон;
• только активные газы – водород, азот, углекислый газ и др.;
• смесь активных и инертных газов из первой и второй групп.

Выбор необходимого типа защитного газа зависит от химического состава свариваемых металлов, технических требований к сварному соединению, необходимых экономических показателей процесса и других подобных факторов.

• Для сварки углеродистых сталей плавящимся электродом в защитных газах пользуются смесью углекислого газа и кислородом (до 20 %). Это не только исключает пористость шва, но и обеспечивает его глубокое проплавление, хорошую форму, высокую окислительную способность.
• Смесью аргона, углекислого газа (до 20 %) и кислорода (не более 5 %) пользуются для сварки плавящимся электродом легированных и углеродистых сталей. Добавление активного газа стабилизирует дугу, обеспечивает формирование швов и предупреждение пористости.
• Смесь 10–25%-ного углекислого газа с аргоном используют для сварки плавящимся электродом в защитных газах. Добавление углекислого газа при сварке углеродистых сталей исключает появление пор, стабилизирует дугу и защищает зону сварки при сквозняках, при сварке тонкостенного металла способствует улучшению формирования шва.
• Смесью аргона и кислорода (от 1 до 5 %) пользуются для сваривания низкоуглеродистых и легированных сталей плавящимся электродом. Добавление кислорода к аргону снижает значение критического тока, улучшает форму шва и предупреждает появление пор.
• Смесью активных и инертных газов рекомендуется пользоваться и с целью увеличения производительности сварного процесса, металлургической обработки расплавленного металла, изменения формы шва и увеличения глубины проплавления, повышения устойчивости дуги. Во время сварки в газовой смеси становится интенсивнее переход электродного металла в шов.

Аргон (Ar) — область применения

Инертный газ аргон остается пассивным ко всем веществам. Не имеет цвета и запаха. Аргон тяжелее воздуха, поэтому аналогично углекислоте эффективно вытесняет его из сварочной ванны, обеспечивая надежную защиту. Он существенно дороже углекислоты.

Ar в чистом виде применяется в качестве защитного газа в процессе аргонодуговой TIG сварки. При полуавтоматической MIG/MAG сварке аргон используется для защиты при работе с легированными сталями, медью, алюминием, тугоплавкими металлами или входит в состав защитных газовых смесей.

Аргон как защитный газ применяется в машиностроении и в строительстве для сварки деталей из высоколегированной стали, для оперативной резки металлов, в том числе и толстых листов тугоплавких металлов.

Таким образом, на вопрос, поставленный в заголовке статьи, нельзя дать однозначного ответа. Все зависит от поставленной задачи, однако при полуавтоматической сварке использование углекислого газа можно назвать предпочтительным с точки зрения себестоимости при работе с определенными материалами.

Аргонодуговая (TIG) сварка выполняется инверторным сварочным аппаратом. Дуга образуется между изделием и вольфрамовым электродом. Аргонодуговая сварка медленнее полуавтоматической, но ее можно применять для сварки очень тонких металлов и получать аккуратные швы. Если при MAG сварке можно использовать и углекислоту, и аргон, то TIG сварка требует применения аргона. Это связано с тем, что углекислота — активный газ и под действием высокой температуры распадается на кислород и оксид углерода. Кислород насыщает сварочную ванну. При полуавтоматической сварке этот эффект нейтрализуется добавлением в сварочную проволоку раскислителей.

Классификация защитных газов

Различают активные, инертные газы и их смеси. Оптимальный вариант выбирают в зависимости от условий, свариваемых материалов, требований к полученному соединению.

Не растворяются в металле, не вступают в химические реакции. Поэтому их используют при работе с различными легированными сталями, сплавами алюминия, магния, т.е. с химически активными материалами.

Чаще всего при MIG/MAG и TIG сварках благоприятную среду создают при помощи:

• гелия;
• аргона.

Могут использоваться и комбинированные составы.

Представители этой группы, наоборот, взаимодействуют с обрабатываемым расплавом, растворимы в нем. Для работы со сталями применяют углекислый газ, но т.к. он активен к вольфраму, его используют только при полуавтоматической сварке.

Другие распространенные активные вещества — это водород и азот. Но надо учитывать, что некоторые из них вступают в реакцию только с определенными металлами. Так азот — подходит для черных сталей или алюминия.

Популярна смесь аргона и углекислоты (по 80 % и 20 % соответственно) для черных металлов при МИГ/МАГ сварке. Она стабилизирует сварочную ванну, горение дуги, сокращает разбрызгивание, улучшает плотность соединения.

Углубить провар можно в газовой среде такого состава: 40/35 % гелия и 60/65 % аргона.

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Защитный_газ
• Сварка в машиностроении. Г. А. Николаев

Необходимое оборудование для сварки в защитных газах

Что касается аппаратуры, то следует отметить, что для сварки в защитных газах в большинстве случаев используются сварочные полуавтоматы. В них скорость подачи присадочной проволоки и параметры дуги определяются благодаря автоматическим элементам. Исполнителю остается только следить за скоростью и передвижением сварочных головок (горелок).

Наиболее предпочтительными для сварки в защитных газах являются комплексы MIG/MAG.

Важную роль при использовании саморегулирующихся сварочных систем играют источники питания. Они должны обладать жесткой электрической характеристикой с пологим падением тока. Форма сварочной горелки может быть как прямой, так и изогнутой. В зависимости от метода можно применять водяное или воздушное охлаждение. Изогнутая форма сопла облегчит проведение сварочных работ в труднодоступных местах.

Виды пламени и газов в газосварке

При работе газосваркой от того, как отлажена подача смеси, зависит интенсивность разогрева кромок. Сварочное пламя состоит из трех зон: ядра – места распада ацетилена, более темной восстановительной зоны и факела – периферийной области, где происходит окончательное сгорание углеводородов.

Различают три вида пламени в зависимости от процентной доли ацетилена и кислорода в газовой смеси.

Нормальное пламя образуется, когда в смеси на одну объемную долю ацетилена приходится одна доля кислорода. Именно такое соотношение используется в газовой сварке чаще других. При подобной настройке подачи хорошо свариваются стальные, алюминиевые, бронзовые детали и заготовки из других сплавов, содержащих олово.

Как можно понять из названия, окислительное пламя получают, повышая долю кислорода в газовой смеси. С такими настройками подачи хорошо свариваются латунные заготовки. Также окислительным пламенем пользуются при пайке с помощью твердого припоя, что увеличивает скорость сварки.

Чтобы получить качественное соединение деталей при помощи окислительного пламени, необходимо применять специальную присадку с примесью раскислителей (марганца и кремния). Используя присадочную проволоку с химическим составом, аналогичным составу металла заготовок, мы рискуем получить хрупкий и пористый шов. Важно помнить, что сказанное не относится к латунной проволоке.

Если в пламени повышено содержание ацетилена, то его называют науглероживающим и применяют при наплавке на деталь более твердого металла. Также им широко пользуются при газовой сварке алюминиевых и чугунных заготовок.

Газосварка ацетиленом – производится с использованием бесцветного горючего газа с резким запахом С2H2. Горение ацетилена происходит при температуре от +335 °C и выше. При добавлении в смесь кислорода температура воспламенения может снизиться до +297 °C.

Газосварка газопрессовым методом производится с использованием ацетилена, в равных долях смешанным с кислородом. Горелку шлангом подключают к кислородному баллону и включают подачу с давлением, не превышающим 4 атмосфер. Второй рукав подает С2H2, а смеситель в резаке отвечает за приготовление готовой смеси.

Ацетилен часто заменяют пропаном, метаном или водородом для работы с металлами, имеющими более низкую, чем сталь, температуру плавления.

Для сварки металлических заготовок часто пользуются смесью пропана (бесцветного тяжелого газа с резким запахом) и бутана. Содержание последнего составляет от 5 до 30 %. Температура горения такой смеси достигает +2 400 °C.

Температура горения метан-кислородной смеси – от +2 100 до +2 200 °C. Этим составом пользуются относительно редко.

Водород – бесцветный горючий газ, который легче воздуха и не имеет запаха. При смешивании с кислородом или воздухом взрывоопасен. Работа с этой смесью требует строгого соблюдения правил техники безопасности. Водородные баллоны принято окрашивать в зеленый цвет.

При сварке с использованием метана или пропана применяется присадка с высокой процентной долей.

Для газопламенного метода обработки стальных изделий метаном или пропаном применяют проволоку с повышенным содержанием раскислителей (марганца и кремния).

Какие виды газов используются для газовой сварки

При газовой сварке используют различные виды газов: кислород, ацетилен, бензол, пропан, МАФ, бутан, керосин, углекислота, коксовый газ и пр. Чаще всего применяется ацетилен, поскольку температура его горения вместе с кислородом составляет +3 000 °С.

С2Н2 – такова формула чистого ацетилена. Этот вид газа не имеет цвета, пахнет чесноком, после вдыхания во рту появляется сладковатый вкус. Ацетилен чуть легче воздуха и считается опасным для человека.

Баллонный ацетилен выгодно использовать при небольших объемах работ. Для серийного производства эффективнее применять ацетиленовые генераторы. Основными достоинствами данного вида газа является чрезвычайно высокая температура горения, легкость его получения и удобство регулировки. Недостатками считается высокая стоимость и взрывоопасность.

2. Заменители ацетилена.

Заменителями С2Н2 для газовой сварки являются водород, пропан, коксовый газ, керосин, смесь пропана с бутаном и бензин. Эти виды, как и ацетилен, способны поддерживать высокую температуру в месте газовой сварки. Но, несмотря на повышенный расход кислорода, температура пламени все равно не достигает таких же параметров, как при горении ацетилена. Именно поэтому они применяются в основном для газовой сварки металлических конструкций из легкоплавких и цветных металлов. Для соединения стали они не подходят.

О2 выступает неким ускорителем горения, применяемым в процессе работы вместе с избранным газом. Максимальная температура горения достигается использованием чистого кислорода, что значительно повышает качество шва. При газовой сварки можно использовать все три сорта чистоты кислорода: 99,2 %, 99,5 %, 99,7 %. При этом отмечается прямая зависимость скорости работы и нормы расхода кислорода от его чистоты.

Кислород в виде газа не имеет вкуса и запаха, прозрачен и бесцветен, а также он тяжелее, чем воздух. Его получают: из воды – электролизом, из воздуха – путем глубокого охлаждения. После изготовления в газообразном состоянии кислород хранится в баллонах, в жидком – в танках. В процессе сварки необходимо внимательно контролировать количество поступающего кислорода, поскольку его переизбыток ведет к окислению шва.

4. Углекислый газ.

СО2 обладает сильной окислительной способностью и специфическим запахом. Воздух в 1,5 раза легче углекислоты, но она прекрасно растворима в водной среде. Для работ с чугуном, коррозийными сталями, углеродистыми сплавами и металлами, а также с низколегированными соединениями применяют три типа углекислоты.

5. Защитные элементы.

Для защиты сварной ванны от воздействия воздуха применяют инертные газы. Их преимуществами являются отсутствие цвета, запаха, влияния на металл и нерастворимость в нем.

• Аргон. Имеет несколько сортов. Редкие, активные металлы и сплавы соединяются аргонодуговым методом с использованием его высшего сорта. Для стальных и алюминиевых заготовок применяют первый сорт. Аргон не горюч и на 50 % тяжелее воздуха.
• Гелий. Используется специалистами для соединения алюминия, стали, а также активных и чистых материалов.
• Азот. Четыре сорта азота имеют разное количество основного вещества. Используется газ при работе с медью и ее сплавами.

Для улучшения процесса соединения металлов, а также качества шва применяются различные сварочные газовые смеси. Например, аргон и кислород, аргон и углекислота, а возможны смеси аргона, кислорода и углекислоты, а также гелия и аргона.