Каким газом лучше резать металл на лазерном станке: азот, кислород иливоздух? | All Ready

Аргон

Аргон является инертным газом. Это означает, при процессе резки он не реагирует с материалом. Благодаря его большой атомной массе (самой большой среди всех газов для плазменной резки), он эффективно выталкивает расплав из прорези.

Это происходит благодаря тому, что может достигаться большая кинетическая энергия струи плазмы. С учетом малого потенциала ионизации он превосходно пригоден для зажигания струи плазмы.

Однако аргон не может использоваться в качестве единственного газа для резки, так как он имеет низкую теплопроводность и малую теплоемкость.

Аргон-водород

Вариант аргон-водород подходит для резки листов нержавеющей стали и алюминия большой толщины (> 12 мм). В данной смеси обычно используется 35 % водорода и 65 % аргона (H-35). Аргон-водород — это смесь плазмообразующих газов, при горении которых достигается самая высокая температура и обеспечивается возможность резки материалов самой большой толщины.

(Смесь аргон-водород используется в резаках с впрыском воды с силой тока до 1000 А для резки нержавеющей стали толщиной до 152 мм). В резаках с поддержкой использования нескольких газов смесь аргон-водород обеспечивает прямой рез и очень гладкую, почти полированную, поверхность на нержавеющей стали. Вдоль нижней кромки может образовываться некоторое количество окалины в виде зубцов.

Со смесью аргон-водород в качестве защитного газа используется азот. Недостаток этой комбинации состоит в ее высокой стоимости.

Иллюстрированное руководство по выбору плазмообразующего газа:

Плазмообразующий/защитный газ	Низкоуглеродистая сталь	Нержавеющая сталь	Алюминий
Воздух/воздух	Хорошие показатели качества/скорости резки. Экономичность	Хорошие показатели качества/скорости резки. Экономичность	Хорошие показатели качества/скорости резки. Экономичность
Кислород (O2)/воздух	Отличные показатели качества/скорости резки. Очень мало окалины	Не рекомендуется	Не рекомендуется
Азот (N2)/CO2	Удовлетворительное качество резки, определенное количество окалины. Отличный срок службы деталей	Хорошее качество резки. Отличный срок службы деталей	Отличное качество резки. Отличный срок службы деталей
Азот (N2)2/воздух	Удовлетворительное качество резки, определенное количество окалины. Отличный срок службы деталей	Хорошее качество резки. Отличный срок службы деталей	Хорошее качество резки. Отличный срок службы деталей
Азот (N2)/H2	Удовлетворительное качество резки, определенное количество окалины. Отличный срок службы деталей	Отличное качество резки. Отличный срок службы деталей	Отличное качество резки. Отличный срок службы деталей
Аргон-водород/N2	Не рекомендуется	Отличное качество резки на большой толщине > 12 мм	Отличное качество резки на большой толщине > 12 мм

В какой среде режут металл лазером

При лазерном раскрое металла применяется несколько видов газов:

• кислород — активный газ, ускоряет реакцию окисления;
• аргон, гелий, другие вещества из этой группы — они являются инертными газами, не взаимодействуют и препятствуют окислению;
• азот — его можно назвать условно инертным газом, поскольку он вступает в химические реакции, образует соединения, но не участвует в процессе окисления.
• атмосферный воздух.

Каждый вид газов имеет свои преимущества и недостатки. Чистые инертные газы используются редко в силу своей дороговизны. Чаще всего применяют кислород, азот и сжатый воздух. Выбор зависит от параметров обработки, вида металла.

Кислород и азот закачиваются под давлением в газовые баллоны, каждый в свои, хотя существуют и другие способы хранения. Для подачи газа в зону реза достаточно установить на баллон редуктор для регулировки давления, и соединить его шлангом со станком.

Атмосферный воздух подается при помощи компрессора, с помощью которого в магистраль нагнетается нужное давление. Обычно это несколько атмосфер. При использовании сжатого воздуха необходима эффективная система очистки. Примеси масла, частицы воды оседают на защитном стекле лазерной головки, что делает его менее прозрачным.

Воздух используется еще и в пневматических системах, а не только для резки. Как правило, лазерные станки по металлу поставляются со встроенной системой очистки  воздуха, предназначенного для  пневматики, поэтому дополнительные фильтры не нужны.

В чем хранится газ

Газ поставляется в следующих емкостях:

• баллоны по 40 или 70 л. Это не самый оптимальный вариант, такие баллоны приходится часто менять;
• матрица баллонов — представляет собой 25 единиц, обвязанных шлангами. Такого количества хватает на длительное время, но возникают сложности заправкой и транспортировкой, они занимают много места;
• газификатор — сосуд увеличенной емкости, в котором газ содержится в сжиженном виде. Это наиболее предпочтительный вариант, поскольку такой газ чище и его расход меньше.

Не стоит гнаться за сверхчистым газом, с большим количеством девяток после запятой.  Достаточно иметь степень очистки 99,99%.

Специалисты компании ALL-READY обладают большим опытом настройки лазерных станков, оптимизации процесса обработки. Если вы запишетесь на трехдневные курсы, все непонятные термины и параметры перестанут быть загадкой, станут ясны все нюансы работы с лазерным оборудованием для резки металла.

Водород

В отличие от аргона, водород имеет очень хорошую теплопроводность. Кроме того, водород диссоциирует при высоких температурах. Это означает, что от электрической дуги отбирается большое количество энергии (а также при ионизации) и, тем самым, происходит более хорошее охлаждение граничных слоев. Благодаря этому эффекту электрическая дуга сжимается, т. е.

достигается более высокая плотность энергии. В результате процессов рекомбинации отобранная энергия снова высвобождается в виде тепла в расплаве. Однако водород тоже не пригоден в качестве единственного газа, так как, в отличие от аргона, он имеет очень малую атомную массу и поэтому не может достигаться достаточная кинетическая энергия для выталкивания расплава.

Газовая горелка без кислорода

Газы для плазменной резки металла

В процессе резки металла с помощью оборудования для плазменной резки используются различные газы:

1. Плазмообразующий газ (PG): Плазмообразующий газ — это все газы или смеси газов, которые можно использовать для создания потока плазмы и осуществления процесса резки. Принято различать две основные фазы плазменной дуги: фазу зажигания и фазу резки. Соответственно, плазмообразующий газ можно подразделять на зажигающий и режущий. Эти фазы различаются как по типу газа, так и по его объемному расходу.

Пусковой газ (ZG): Этот газ служит для зажигания плазменной дуги. Он должен облегчать процесс зажигания и может положительно влиять на срок службы катода.

Режущий газ (SG): В результате ионизации режущий газ становится электропроводным и может образовывать основную электрическую дугу между катодом и обрабатываемой деталью. Сначала материал расплавляется энергией электрической дуги, а затем выдувается режущим газом, истекающим с большой скоростью. Для достижения оптимальных результатов резки режущие газы выбираются с учетом типа и толщины материала. (пример: пусковой газ — воздух, режущий газ — O2 или пусковой газ — Ar, режущий газ — Ar/H2, Ar/H2/N2, Ar/N2)

Маркировочный газ (MG):

2. Вихревой газ (WG): Этот газ обволакивает струю плазмы. Он способствует повышению качества резки, так как дополнительно сужает и охлаждает электрическую дугу, а также защищает быстроизнашивающиеся детали при прожигании первоначального отверстия и при резке в воде. В качестве этого газа также можно использовать различные газы.

Барьерный газ (SpG): Барьерный газ — это вихревой газ, подаваемый с уменьшенным расходом во время перерывов плазменной резки в воде. Он предотвращает проникновение воды в головку горелки при погруженной горелке.

3. Контрольный газ (KG): Этот газ направляется на головку горелки и контролирует наличие защитного колпачка на головке. Благодаря этому установку можно включить только при правильно смонтированной горелке.

Идентифицирующий газ (IG): Этот газ представляет собой контрольный газ, возвращающийся от горелки. Он служит для распознания (идентификации) различных сменных головок горелки.

Газы имеют решающее значение для качества резки материалов. В зависимости от типа разрезаемого металла применяются различные газы или сочетания газов. Каждый газ имеет специфические свойства , используемые для резки материалов различной вязкости. Ниже дан обзор типовых газов, применяемых при плазменной резке для различных типов металла.

Газы для резки различных типов металла

МатериалПлазмообразующий газВихревой газ Конструкционная стальВысококачественная сталь  Алюминий  

O2	O2, воздух, N2	Перпендикулярность поверхности среза как при лазерной резке Гладкая поверхность без «бороды»
N2/H2	N2	Для тонкой высококачественной стали (CrNi) от 1 до 6 мм
Ar/H2	N2	Хорошая перпендикулярность поверхности среза Гладкая поверхность без «бороды»
воздух	N2	Для тонкого алюминия от 1 до 8 мм
N2/H2	N2	Для тонкого алюминия от 1 до 8 мм
Ar/H2	N2	Почти перпендикулярный срез

Достоинства и недостатки

К основным достоинствам любой газосварки (включая сварку пропаном и кислородом) относятся следующие моменты:

• независимость от стационарного или передвижного источника питающего тока, требующего для своей работы централизованного энергоснабжения. Газосваркой с использованием пропана пользуются обычно при проведении монтажных работ на сельских объектах и удаленных площадках, лишённых постоянного энергообеспечения;
• грамотное применение методов сварки пропаном и соблюдение всех предписанных нормативами температурных режимов позволяет получать качественный шов и избежать образования прожогов;
• оборудование для газосварки (сам резак или пропановая горелка, подводящие шланги и баллоны с газом, размещаемые на тележке) достаточно мобильны и удобны для местных перемещений и дальней транспортировки.

Недостатком метода обработки металлических заготовок пропаном является низкая производительность монтажных работ, большие затраты времени на высокоточное сваривание и необходимость в навыках проведения этих операций. К этому следует добавить повышенный расход материала, а также опасность высокотемпературного режима, захватывающего большие участки зоны сварки.

Если использовать сжатый воздух

Лазерная резка металла в среде атмосферного воздуха не обладает преимуществами азотной и кислородной резки. Основное достоинство — экономическая выгода за счет доступного сырья.  Достаточно обзавестись компрессором и закачивать бесплатный  воздух. Но не все так просто.

Во-первых, скорость резки в воздухе немного выше, чем в азоте, поскольку какое-то количество кислорода в нем содержится. Но она намного уступает производительности в кислородной среде.  Удлинившийся  по времени процесс увеличивает затраты электроэнергии, а вместе с ней и стоимость обработки.

Во-вторых, воздух нуждается в фильтрации. Пары масла и капли влаги негативно влияют на защитные стекла лазерных излучателей. Это требует регулярной замены фильтров, а иногда и  очистки всей магистрали, если она все же засорилась, что связано с дополнительными затратами.

В-третьих, давление воздуха в станке должно составлять 1,6–1,8 МПа. Чтобы получить его после всех систем очистки и фильтрации, на входе компрессор должен накачивать 20 —25 МПа. Такой агрегат стоит серьезных денег. Операционные платежи при использовании воздуха, конечно меньше, чем при использовании газов. Но тут необходимо взвесить, насколько быстро окупятся первоначальные вложения.

Получается, что воздух все же не бесплатен, помимо текущих расходов требует серьезных разовых вложений. В воздушной среде можно резать материалы толщиной не больше 1,5 мм. При раскрое нержавеющей стали кромка желтеет, такое действие оказывает содержащийся в воздухе кислород. Если предполагается работать с разными металлами, лучше использовать газы.

Каким газом лучше резать металл, кислородом или азотом

С экономической точки зрения выгоднее кислород. Азот обходится дороже.  В технологическом плане все зависит  от того,  какой металл подлежит раскрою.

Каким должно быть давление газа при лазерной резке металла

Азот и кислород подаются в рабочую голову от баллона через редуктор. Для корректной работы на кислороде необходимо точно и оперативно регулировать давление, для чего станки Rabbit и Elixmate  оборудуются  специальным регулятором давления SMC японского производства.

В первой фазе процесса резки лазерный луч должен пробить металл насквозь, для этого необходимо поддерживать давление в диапазоне 0,15 – 0,2 МПа. В дальнейшем поддерживается давление 0,5–0,6 МПа, и этот перепад  обеспечивает регулятор давления. Когда нет угрозы разбрызгивания расплавленного металла, и пробивать и резать металл можно при более высоком, но одинаковым давлением газа.

При использовании азота нормальное давление составляет 1,6–1,8 МПа, то есть в 3 раза больше, чем расход кислорода. Этим и обусловлена дешевизна кислородной резки. Но при использовании кислорода необходимо точно настраивать оборудование и параметры процесса. Даже небольшие отклонения приводят к существенному ухудшению качества реза.

Кислород

Кислород стал отраслевым стандартом для резки низкоуглеродистой стали, поскольку он обеспечивает наилучшее качество резки и самую высокую скорость резки по сравнению со всеми остальными плазмообразующими газами. (Не рекомендуется использовать кислород для резки нержавеющей стали или алюминия).

Кислород, как плазмообразующий газ, вступает в реакцию с низкоуглеродистой сталью, в результате чего образуются небольшие брызги: каждая капля имеет меньшее поверхностное натяжение. Эти расплавленные брызги легче выдуваются из разреза. Недостаток использования кислорода — его стоимость и меньший срок службы расходных деталей.

Однако в современных системах кислородно-плазменной резки наряду с кислородом, как плазмообразующим газом, используются инертные газы запуска (например, азот), позволяя достичь такой же продолжительности службы расходных деталей, как в системах резки с использованием азота или воздуха. Срок службы деталей на этих системах может достигать 800–1500 запусков.

Более высокие затраты на расходные детали и газ обычно оправдываются меньшей необходимостью дорогостоящей доработки для снятия окалины и выравнивания скошенных деталей. Если в качестве плазмообразующего газа используется кислород, то обычно воздух используется в качестве защитного.

Кислород не такой безопасный, как кажется

Кислород не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Является не токсичным, не взрывоопасным и не горючим, но поддерживающим горение газом. На первый взгляд он кажется полностью безопасным, но необходимо помнить, что кислород — сильный окислитель, который увеличивает способность материалов к горению и его активность возрастает с ростом давления и температуры.

В чистом кислороде горение происходит гораздо интенсивнее, чем в воздухе, и чем выше давление, тем быстрее горение. Негорючие или трудно поддающиеся возгоранию, в обычных условиях, материалы моментально загораются в атмосфере чистого кислорода

Например: при контакте с маслами, жирами, горючими пластмассами, угольной пылью, ворсинками органических веществ и т.п. чистый кислород способен окислять их с большими скоростями, в результате чего они самовоспламеняются или взрываются. И в дальнейшем может послужить причиной пожара.

Источником воспламенения может служить теплота, выделяющаяся при быстром сжатии кислорода (поскольку реакция носит экзотермический характер и протекает с выделением большого количества теплоты), трение или удар твердых частиц о металл, а также электростатический искровой разряд в струе кислорода и другие явлениями. Имели место случаи взрыва наполненного баллона в результате резкого удара о металлические предметы при низкой температуре.

По этой причине цилиндры кислородного компрессора смазывают дистиллированной водой, в которую добавляют 10% глицерина. Кроме того, поршневые кольца компрессоров для накачивания кислорода изготавливают из графита или другого антифрикционного материала работающего без смазки и не загрязняющего кислород органическими примесями.

Если в кислороде присутствует избыток влаги, внутренняя стенка баллона начинает подвергаться коррозии. В результате образуются рыхлые массы гидратов оксида железа (Fe(OH), Fe(OH)2, Fe(OH)3) в которые свободно проникает кислород, что содействует распространению коррозии вглубь стенки.

Если баллоны наполнены сухим кислородом, то происходит очень медленное окисление железа в тонком поверхностном слое. В результате образующиеся окислы покрывают стенку сплошной пленкой препятствующей дальнейшему процессу окисления. Практика показывает, что при отсутствии влаги в баллоне даже после 20 лет эксплуатации не наблюдается заметной коррозии металла на внутренней стенке.

В процессе газовой сварки или газовой резки в конце опорожнения баллона из-за низкого давления кислорода возможно перетекание горючего газа (ацетилена, пропана, метана) находящегося в баллоне под более высоким давлением, что приводит к образованию взрывоопасной смеси взрывающейся при обратном ударе. Поэтому при наполнении баллоны очень тщательно проверяют на наличие в них посторонних газов.

Различные пористые органические вещества, такие, как угольная мелочь и пыль, сажа, торф, шерсть, ткани из хлопка и шерсти и т. п. будучи пропитаны жидким кислородом, образуют так называемые оксиликвиты, при воспламенении которых вследствие детонации происходит сильный взрыв.

В кислороде могут загораться и углеродистые стали при достаточном количестве тепла в месте соприкосновения и незначительной массе металла (например, при трении тонких пластин о массивные детали машин, наличии частиц окалины, стружки или железного порошка).

Для предотвращения возможности возникновения пожара необходимо строго следить, чтобы объемная доля кислорода в рабочих помещениях не превышала 23%.

Несмотря на то, что человеку жизненно необходим кислород, но при длительном вдыхании чистого кислорода происходит поражение органов дыхания и легких с возможным последующим летальным исходом.

В статье Кислород – рождающий кислоты мы писали о том, что жидкий кислород имеет низкую температуру, поэтому при попадании на кожу или в глаза он вызываем моментальное обморожение.

Меры предосторожности

Согласно действующим нормативам газосварочные работы с пропаном должны проводиться в специально предназначенных для этих целей рукавицах, надёжно защищающих ладони от возможных ожогов.

Помимо этого, нежелателен длительный визуальный контакт с ядром пламени, поскольку повышенные световые нагрузки способны привести к поражению роговицы глаза.

Категорически воспрещается прикасаться к газовому оборудованию испачканными в масле руками, так как при соединении смазочных веществ с кислородом возможно мгновенное воспламенение и аварийный разрыв баллона.

Особое внимание должно уделяться вопросу хранению баллонов с пропаном и кислородом, которые, как правило, содержатся в специально изготовленных для этих целей металлических шкафах. Предполагается, что доступ к таким хранилищам строго ограничен.

Можно сказать еще несколько слов о достоинствах резки и сварки посредством пропана. Огромный опыт работ, организованных и проводимых по этой методике, свидетельствует о высоких качественных показателях методики, а также о соответствующем уровне её функциональности.

Такие факторы, как удобство и доступность, экономичность и высокое качество шва позволяют оценивать технику сваривания металлических заготовок пропаном как ни в чём не уступающую классической электродуговой сварке.

Правильный подбор газов и оборудования — процесс довольно непростой, однако наиболее комплексно и вни­мательно необходимо подходить к выбору поставщика продукта. Самое эффективное решение — найти единого поставщика газов и оборудования.

Ацетилен, пропан и природный газ (метан)— три основных газа, поль­зующихся спросом на сегодняшнем рынке горючих газов для термических процессов. Позиция ацетилена на рынке постоянно из­меняется. Позиция пропана на рынкеотли­чается большей стабильностью.

Но как правильно подойти к вопросу вы­бора горючего газа? Ответ довольно прост. Выбор должен быть в пользу максимально­го удовлетворения потребностей в условиях вашего производства.

Для различных технологических про­цессов необходимы горючие газы с различ­ными свойствами. Поэтому всегда нужно принимать во внимание следующие основ­ные положения.

Мощность пламени

Для резки, сварки и родственных технологий мощность пламени и его способность к передаче энергии в материал имеют большое значение. Пер­вичное ацетиленовое пламя нагревает по­верхность материала до температуры вос­пламенения значительно быстрее, чем дру­гие горючие газы.

Область применения газосварки

Газовая сварка металлов может реализовываться несколькими способами:

• газопламенная сварка происходит с помощью присадочной проволоки, которая плавится вместе с основными деталями и заполняет зазор между ними;
• газопрессовая сварка отличается отсутствием присадочной проволоки, а скрепление происходит с помощью плотного соединения расплавленных кромок.

Газопламенная сварка используется не для всех типов металла. Преимущественное применение она нашла на следующих:

• жесть и тонколистовая сталь, толщиной не более 5 мм;
• цветные металлы;
• чугун;
• инструментальная сталь.

Все эти металлы имеют одну общую черту – они требуют мягкого и плавного нагрева, который и обеспечивается газовой сваркой.

Газовая сварка и резка металлов нашла широкое применение во многих отраслях промышленного и бытового использования. Благодаря постепенному нагреву детали, она не деформируется и такой способ считается одним из лучших для тонких металлов. Главное – правильно отрегулировать подачу газа и наладить пламя.

Сущность газовой сварки можно рассмотреть на рисунке ниже:

Определение газовой сварки

Газовая сварка металлов – это такой способ соединения их, при котором используются газы для создания высокой температуры. Чаще всего используется кислород и ацетилен, хотя возможны и другие варианты. Ведущая роль здесь отводится пламени, ведь именно от него и зависит высота температуры и возможность расплавления разных типов металлов.

• нормальное пламя, при котором осуществляется подача газов в равных пропорциях. Оно характеризуется синим цветом всех трех зон, при чем восстановительная имеет яркий синий цвет;
• науглероживающее пламя свидетельствует о недостатке кислорода и характеризуется ярко-желтым факелом;
• окислительное – это то, которое возникает при недостатке ацетилена, при котором пламя бледное и короткое.

Для работы газовой сваркой мастер регулирует подачу рабочих газов в зависимости от пламени, показателем которого является их цвет. От типа пламени зависит температура, которая воздействует на металл. Обычно это свыше 3000 градусов, что позволяет плавить и резать различные виды изделий.

Газовая сварка и резка металлов производится обычно на нормальном пламени, при котором ацетилен и кислород подаются в равных количествах. Если же цвет огня меняется, необходимо подкорректировать настройки.

Плазма кислород

Потребление кислорода

При использовании разных горючих газов необходимо разное количество кислорода. Ниже приведено отношение расхода кислорода к расходу каждого из трех горючих газов (так называемый состав горючей смеси), необходимое для образования нормального пламени для резки.

Горючий газ	Состав смеси (расход кислорода/расход горючего газа)
Ацетилен	1,1
Пропан	4,0
Природный газ	1,8

Область применения. Лишь при исполь­зовании ацетилена возможно изменение со­става газовой смеси для получения нейт­рального или восстановительного пламени. При температурах, используемых в промы­шленности, все остальные горючие газы да­ют только окислительное пламя. По этой причине природный газ и пропан не ис­пользуются для сварки.

Для общего нагрева необходим газ с большим запасом энергии на кубический метр. Для таких целей пропан – наиболее подходящий газ.

Правила безопасности при использовании, хранении и транспортировке кислорода

• Необходимо внимательно следить за тем, чтобы кислород не находился в контакте с горючими легковоспламеняющимися веществами.
• Следить за тем, чтобы не было утечка кислорода в воздух, поскольку даже при незначительном увеличении количества кислорода в воздухе может произойти самовозгорание горючих материалов или волос на теле, одежде и т.п.
• Все лица, в том числе и сварщики, работающие с кислородом никогда не должны надевать рабочую одежду, на которых присутствуют следы смазки или масла.
• Запрещено применение кислорода вместо воздуха для запуска дизельного двигателя.
• Запрещено использование кислорода с целью удаления пыли с рабочей одежды. При случайном попадание избыточного объема кислорода на одежду потребуется много времени для его выветривания, вплоть до нескольких часов.
• Запрещено применение кислорода для освежения воздуха.
• Вся кислородная аппаратура, кислородопроводы и баллоны необходимо тщательно обезжиривать. В процессе эксплуатации исключить возможность попадания и накопления масел и жиров на поверхности деталей, работающих в контакте с кислородом.
• Оборудование, работающее в непосредственном контакте с кислородом не должно содержать пыль и металлические частицы во избежание самовозгорания.
• Перед проведением ремонтных работ или освидетельствованием трубопроводов, баллонов, стационарных и передвижных реципиентов или другого оборудования, используемого для хранения и транспортирования газообразного кислорода, необходимо продуть все внутренние объемы воздухом. Разрешается начинать работы только после снижения объемной доли кислорода во внутренних объемах оборудования до 23%.
• Запрещается баллоны, автореципиенты и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, использовать для хранения и транспортирования других газов, а также производить какие-либо операции, которые могут загрязнить их внутреннюю поверхность.
• При погрузке, разгрузке, транспортировании и хранении баллонов должны применяться меры, предотвращающие их падение, удары друг о друга, повреждение и загрязнение баллонов маслом. Баллоны должны быть защищены от атмосферных осадков и нагрева солнечными лучами и другими источниками теплоты.

Все вышеуказанные свойства и особенности кислорода нужно иметь в виду при его использовании, хранении и транспортировке.

Преимущества и недостатки

Варить газовой методикой не сложно, но она, как и электродуговая, полуавтоматическая или аргонная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества газового соединения:

• это идеальный способ сваривания меди, латуни и чугуна;
• обработке поддаются материалы с разным уровнем плавления, за счет высокой температуры, образующейся в результате горения;
• варить можно в любом месте, так как не требуется специального оборудования или электрической розетки;
• при использовании качественной придаточной проволоки и правильно подобранному пламени, получаются качественные и красивые швы (широко используются для соединения комплектующих в трубопроводах);
• рабочее изделие греется медленно, что позволяет избежать деформации или пропала, как в случае с полуавтоматической сваркой или при использовании электрода).

Кроме положительных моментов, сущность газовой сварки имеет и несколько недостатков:

• зона прогрева достаточно широка, то есть нагревается не только зона шва, но и большая площадь вокруг нее. Это может нанести вред изделию;
• невозможность работы с деталями, толщина которых превышает 5 мм;
• крайне не рекомендуется производить газопламенную сварку «внахлест», это приведет к деформации места сплавления;
• высокая опасность работы, так как газы образуют химическую смесь, которая имеет свойство воспламеняться.

Принципы и особенности процесса

Исходящая из сопла очень тонкая струя пламени состоит из ядра, зоны восстановления и рабочего факела. Самая высокая температура развивается именно в ядре; при этом сама газовая сварка пропаном происходит в промежутке между ним и зоной восстановления.

Одновременно с этим за счёт воздействия высоких температур на обрабатываемый металл сварочная ванна защищается от нежелательного контакта с воздухом.

Возможность точечной обработки металла тонкой струёй позволяет применять сварку пропаном не только при фигурной резке исходных заготовок, но и при изготовлении целого ряда декоративных изделий и украшений.

Сварка по этой методике требует от исполнителя особых профессиональных навыков, получить которые можно лишь после прохождения курса предварительного обучения и последующей длительной практической работы с пропаном.

Рекомендации

Изучая сущность процесса газовой сварки, необходимо понимать, что работа с горючими газами требует повышенной осторожности и внимательности. Новичку рекомендуется учесть советы опытных сварщиков и применять их на деле:

• для учебы и тренировки лучше использовать кислород и ацетилен;
• для сварки пропаном лучше применять горелку ГЗУ 3-02 и проволоку Св08г2с;
• перед тем, как варить изделие, его необходимо качественно очистить;
• для газопрессовой сварки лучше применять гидравлическое оборудование (пресс), для надежного скрепления;
• левый и правый способы имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выбор делает мастер, смотря по ситуации.

Мы рассмотрели основные понятия и материалы для пламенной и газопрессовой сварки. Для них преимущественно используется стандартная смесь кислорода и ацетилена. В некоторых случаях, для замены применяется сварка пропаном. Этот процесс не легкий и имеет множество нюансов, которые новичку будет сложно учесть.

Широко распространённая сварка пропаном представляет собой соединение металлических заготовок в сварочной ванне, образуемой при их нагревании высокотемпературной струёй горючей смеси из двух газов.

В качестве её компонентов обычно используются ацетилен и кислород, причём последний выполняет функцию катализатора, ускоряющего окислительный процесс и формирующего сварочную струю.

В отдельных случаях в качестве второй составляющей кислородно-горючей смеси выбирается пропан, от которого и произошло название данного метода.

Руководство по выбору плазмообразующего газа — компания с-авт

Многие производители выбирают системы плазменной резки, в которых используется несколько газов. Это означает, что для различных применений можно использовать разные плазмообразующие и защитные газы. Резаки, позволяющие использовать несколько газов, самые гибкие, т. к. они позволяют выполнять резку различных материалов.

В зависимости от типа материала и его толщины используются различные газы, чтобы добиться наилучшего баланса качества резки, срока службы расходных деталей, производительности и общей стоимости обработки.

В большинстве руководств по системам плазменной резки большие массивы технологических карт резки и рекомендаций по выбору газа могут сбить оператора с толку.

Цель этой статьи — привести краткий обзор преимуществ и недостатков каждого газа, а также дать рекомендации для «идеального варианта» резки трех наиболее широко распространенных материалов: низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия.

Свойства газов для плазменной резки

Газы оказывают большое влияние на качество резания. Чтобы процесс плазменной резки был экономичен и при этом достигались оптимальные результаты, должны использоваться плазмообразующие технологические газы, соответствующие обрабатываемому материалу. При этом решающее значение имеют их физические свойства.

Симптомы у человека при недостатке кислорода в воздухе

Нормальное содержание кислорода в воздухе находится в пределах 21%. При понижении количества кислорода в результате сгорания или вымещения инертными газами (аргон, гелий) возникает недостаток кислорода, последствия, и симптомы которого указаны в таблице ниже.

Смеси газов

Вышеперечисленные газы часто применяются и в виде смесей. Так, например, хорошие тепловые свойства водорода можно сочетать с большой атомной массой аргона. Высоколегированные стали и алюминий можно резать начиная с толщины 5 мм. При этом доля водорода выбирается в зависимости от толщины материала.

Температура пламени

Время подогрева и скорость резания и, следовательно, общее операционное время во многом зависит от температуры пламени. Именно температура пламени является наиболее важным факто­ром для подогрева.

Техника и технология газовой сварки

Чтобы газопламенная сварка порадовала в результате качественным швом, необходимо придерживаться всех рекомендаций и четко блюсти технологию работы. Для начала необходимо подготовить кромки изделий в районе будущего шва, то есть очистить от различных примесей и загрязнений.

Техника газовой сварки делится на два метода:

• правый способ сварки характеризуется движением горелки слева направо. При этом огненное пламя направляется на сваренный участок, а придаточный материал ведется следом за ним.
• левый способ сварки, соответственно, выполняется наоборот – справа налево. Проволока продвигается впереди пламени, которое направлено на еще не соединенные кромки деталей.

Правый способ сварки менее популярен, так как левый и видно лучше мастеру, и обеспечивает качественный прогрев. Хотя при правом, коэффициент полезного действия на 20% выше, а расход газа меньше.

Особое внимание требуется уделить выбору присадочной проволоки. Она зависит от толщины металла, который нужно сварить. При левом способе, диаметр присадочной проволоки d=S/2 1 мм, а при правом d-S/2 мм, где S — толщина свариваемого изделия (в миллиметрах).

Техника и технология газовой сварки выбирается, отталкиваясь от нескольких факторов:

• толщина изделия;
• положение детали и ширина шва;
• предпочтения мастера;
• используемые газы.

Техника сварки

Сварка пропаном предполагает применение следующих двух методик:

• высокотемпературный нагрев кромок заготовок, последующее их оплавление и окончательное соединение;
• формирование рабочего шва методом наплавки или напыления.

Во втором случае используется специальная присадочная проволока из мягкого металла, необходимая для того, чтобы сварочная ванна оставалась полностью насыщенной.

Оба этих подхода при работе с пропаном в целом приводят к одному и тому же результату. Однако они принципиально различаются по расходу газовой смеси, затрачиваемому на работу времени и функциональности (другими словами – по своей экономичности).

Сварка посредством наплавки, помимо экономии средств и времени, обеспечивает повышенную прочность шва и выглядит более эстетично. Именно эта методика используется при прокладке и обустройстве магистральных трубопроводов, а также при сварке различных изделий и элементов строительных конструкций.

Универсальная газовая горелка газ воздух для работ по металлу

Устройство горелки

Согласно этому нормативу каждый из шлангов (рукавов) оснащается сменным наконечником со смесительной камерой, которая в свою очередь оборудована встроенным инжектором.

На камере рукавов указывается тип (номер) наконечника и наименование газа, на работу с которым он рассчитан. Удобное и эргономичное расположение вентилей позволяет удерживать рукоятку горелки одной правой рукой, производя при этом второй все необходимые рабочие операции в процессе сварки.

Наконечник типовой газовой горелки состоит из мундштука, инжектора и специальной подающей трубки. Размеры отверстий в мундштуке и в инжекторе (точнее – их соотношение) рассчитаны на применения этих узлов только для конкретного вида газа (пропана или кислорода).

Температура, развиваемая в зоне факела горения пропана с кислородом, может достигать примерно 2300 °C, в связи с чем мундштуки этих сборных конструкций чаще всего делаются из меди.

Объясняется это тем, что медные материалы отличаются большей теплопроводностью (по сравнению с латунными мундштуками, например), и в процессе сварки быстрее охлаждаются.

Чистота газа

Для наилучших и воспроизводимых результатов резки рекомендуется следующая чистота газов:

Плазмообразующий газ
	Сжатый воздух:	Максимальный размер частиц 0,1 мкм, класс 1, в соответствии с ISO 8573, максимальное остаточное содержание масла 0,1 мг/м³, класс 2, в соответствии с ISO 8573, максимальная температура точки росы в условиях давления 3°C по классу 4 в соответствии с ISO 8573
Кислород:	99,5 %
Азот:	99,999 %
Водород:	99,95 %
Аргон:	99,996 %
Вихревые газы
Кислород:	99,5 %
Азот:	99,996% (лучше 99,999%)
Защитный газ из смеси водорода и азота	(смесь N2 95%, H2 5%)

Вы можете получить любые консультации по выбору оборудования для плазменной резки у наших специалистов.

Вывод:

Наиболее подходящий для использования газ в основном зависит от трех условий: качества резки, производительности и экономичности.

• Использование кислорода в качестве плазмообразующего газа с воздухом в качестве защитного газа при резке низкоуглеродистой стали позволяет получить следующие преимущества: наилучшее качество резки, самые низкие уровни образования окалины, минимальная доработка, отличная свариваемость и самые высокие показатели скорости и производительности резки.
• Чтобы обеспечить наилучшее качество резки нержавеющей стали и алюминия толщиной до 12 мм, используйте комбинацию азота (плазмообразующий газ) и воздуха (защитный газ), которая позволит получить хороший баланс качества резки и доступности. Чтобы получить немного более высокие качество и скорость резки, используйте CO2 в качестве защитного газа. Если позволяет Ваша система, используйте воду в качестве защитного материала, что позволит получить наилучшее качество кромок.
• Наилучшее качество резки нержавеющей стали и алюминия большой толщины можно получить, используя смесь аргон-водород с азотом в качестве защитного газа. Ваша система должна быть оборудована для безопасного использования смеси газов аргон-водород.
• По соображениям экономии для резки низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия лучше всего использовать сухой чистый производственный сжатый воздух.

Источник статьи: Hypertherm Inc.