Сварка в атмосфере защитных газов

Обновлено: 23.01.2025

Свар­ка в за­щит­ном га­зе яв­ля­ет­ся од­ним из спо­собов ду­говой свар­ки. При этом в зо­ну ду­ги по­да­ет­ся за­щит­ный газ, струя ко­торо­го, об­те­кая элек­три­чес­кую ду­гу и сва­роч­ную ван­ну, пре­дох­ра­ня­ет рас­плав­ленный ме­талл от воз­действия ат­мосфер­но­го воз­ду­ха, окис­ле­ния и азо­тиро­вания. Пре­иму­щес­тва дан­но­го спо­соба:

§ вы­соко­эф­фектив­ная за­щита рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, осо­бен­но при ис­пользо­вании инер­тных га­зов;

§ воз­можность ви­зу­ально­го наб­лю­дения за сва­роч­ной ван­ной и ду­гой;

§ ши­рокий ди­апа­зон тол­щин сва­рива­емых за­гото­вок (от де­сятых до­лей мил­ли­мет­ра до де­сят­ков мил­ли­мет­ров);

§ воз­можность свар­ки в раз­личных прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях;

§ от­сутс­твие не­об­хо­димос­ти за­чищать швы при мно­гос­лойной свар­ке;

§ уз­кая зо­на тер­ми­чес­ко­го вли­яния.

Су­щес­тву­ют раз­но­вид­ности ду­говой свар­ки в за­щит­ном га­зе: свар­ка в инер­тных од­но­атом­ных га­зах (ар­гон, ге­лий), в нейтральных дву­хатом­ных га­зах (во­дород) и в уг­ле­кис­лом га­зе. На­ибо­лее ши­рокое прак­ти­чес­кое при­мене­ние по­лучи­ли ар­го­ноду­говая свар­ка и свар­ка в уг­ле­кис­лом га­зе. Инер­тный газ ге­лий при­меня­ет­ся очень ред­ко из-за его вы­сокой сто­имос­ти.

Свар­ка в дву­хатом­ных га­зах (во­дород и азот) име­ет ог­ра­ничен­ное при­мене­ние, так как во­дород и азот в зо­не ду­ги дис­со­ци­иру­ют на ато­мы, а ато­мар­ные азот и во­дород ак­тивно вза­имо­действу­ют с большинс­твом ме­тал­лов.

Свар­ка в за­щит­ном га­зе мо­жет быть руч­ной, ме­хани­зиро­ван­ной и ав­то­мати­чес­кой. Руч­ная свар­ка при­меня­ет­ся для со­еди­нения кро­мок за­гото­вок тол­щи­ной до 25…30 мм и при вы­пол­не­нии ко­рот­ких и кри­воли­нейных швов. Ме­хани­зиро­ван­ная и ав­то­мати­чес­кая свар­ка при­меня­ет­ся при се­рийном про­из­водс­тве свар­ных конс­трук­ций с пря­моли­нейны­ми шва­ми.

Ду­говая свар­ка в за­щит­ном га­зе про­из­во­дит­ся как неп­ла­вящим­ся, так и пла­вящим­ся элек­тро­дами. Неп­ла­вящийся элек­трод слу­жит только для воз­бужде­ния и под­держа­ния го­рения ду­ги. Для за­пол­не­ния раз­делки кро­мок в зо­ну ду­ги вво­дят при­садоч­ный ме­талл в ви­де прут­ков или про­воло­ки. Неп­ла­вящийся элек­трод из­го­тав­ли­ва­ют из вольфра­ма. Пла­вящи­еся элек­тро­ды при­меня­ют в ви­де сва­роч­ной про­воло­ки, из­го­тов­ленной по ГОСТ 2246—70 «Про­воло­ка стальная сва­роч­ная. Тех­ни­чес­кие ус­ло­вия» или из ме­тал­ла, по хи­мичес­ко­му сос­та­ву сход­но­му со сва­рива­емым ме­тал­лом.

При ду­говой свар­ке при­меня­ют струйную мес­тную за­щиту и об­щую за­щиту в ка­мерах. Струйная за­щита от­но­сит­ся к на­ибо­лее рас­простра­нен­но­му спо­собу мес­тной за­щиты при свар­ке. Ка­чес­тво струйной за­щиты за­висит от конс­трук­ции и раз­ме­ров соп­ла, рас­хо­да за­щит­но­го га­за и рас­сто­яния от сре­за соп­ла до по­вер­хнос­ти сва­рива­емо­го ме­тал­ла. На прак­ти­ке при­меня­ют три ви­да сопл: ко­ничес­кие, ци­лин­дри­чес­кие и про­фили­рован­ные. Луч­шая за­щита обес­пе­чива­ет­ся при при­мене­нии про­фили­рован­ных сопл.

При свар­ке хи­мичес­ки ак­тивных и ту­гоп­лавких ма­тери­алов, нап­ри­мер ти­тана, воз­ни­ка­ют труд­ности с за­щитой шва от ат­мосфер­ных га­зов. В этом слу­чае при­меня­ют соп­ла с уд­ли­нен­ным ко­зырьком.

С целью эко­номии инер­тных га­зов при­меня­ют за­щиту дву­мя кон­цен­три­рован­ны­ми по­тока­ми га­зов.

3.2Схема процесса сварки неплавящимся электродом

Ду­говая свар­ка в за­щит­ном га­зе неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом (141 TIG welding with solid filler material, или Gas tungsten arc welding using inert gas and solid filler material, USA — ус­ловное обоз­на­чение про­цес­са сог­ласно ГОСТ Р ИСО 4063—2010) — свар­ка в за­щит­ном га­зе неп­ла­вящим­ся, нап­ри­мер вольфра­мовым, элек­тро­дом.

Свар­ку в за­щит­ных га­зах мож­но вы­пол­нять неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом (рис. 3.1), при этом ду­га го­рит меж­ду неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом и из­де­ли­ем. Элек­трод в про­цес­се свар­ки не рас­плав­ля­ет­ся и не по­пада­ет в шов. Ду­га, пе­ред­ви­га­емая вдоль сва­рива­емых кро­мок, оп­лавля­ет их. По ме­ре уда­ления ду­ги рас­плав­ленный ме­талл зат­верде­ва­ет, об­ра­зуя шов, со­еди­ня­ющий кром­ки де­тали.

1 — свариваемый металл; 2 — присадочная проволока TIG; 3 — дуга; 4 — вольфрамовый электрод; 5 — газовое сопло; 6 — горелка TIG; 7 — охлаждающая жидкость (холодная); 8 — провод с током; 9 — подача защитного газа; 10 — охлаждающая жидкость (теплая); 11 — защитный газ, выходящий из сопла; 12 — защитная атмосфера; 13 — застывший металл; стрелкой указано направление сварки

Ос­новны­ми па­рамет­ра­ми про­цес­са руч­ной ар­го­ноду­говой свар­ки вольфра­мовым элек­тро­дом яв­ля­ют­ся си­ла то­ка ду­ги, рас­ход за­щит­но­го га­за и ско­рость свар­ки.

Руч­ную свар­ку ме­тал­ла тол­щи­ной до 10 мм вы­пол­ня­ют ле­вым спо­собом (рис. 3.2). По­ток за­щит­но­го га­за дол­жен на­деж­но ох­ва­тывать всю об­ласть сва­роч­ной ван­ны и ра­зог­ре­тую часть при­садоч­ной про­воло­ки. При уменьше­нии тол­щи­ны сва­рива­емо­го ме­тал­ла угол меж­ду го­рел­кой и из­де­ли­ем уменьша­ют. Для свар­ки ма­тери­ала тол­щи­ной свы­ше 10 мм сле­ду­ет при­менять пра­вый спо­соб свар­ки, а угол меж­ду го­рел­кой и из­де­ли­ем дол­жен быть близ­ким к 90°. Та­кое по­ложе­ние го­рел­ки от­но­сительно из­де­лия ре­комен­ду­ет­ся и при свар­ке уг­ло­вых со­еди­нений. Про­воло­ку вво­дят не в столб ду­ги, а сбо­ку, и вы­пол­ня­ют ею воз­врат­но-пос­ту­пательные дви­жения при свар­ке тон­ко­лис­то­вого ме­тал­ла. При свар­ке мно­гос­лойных швов от­дельные ва­лики ре­комен­ду­ет­ся вы­пол­нять не на всю ши­рину раз­делки.

1 — дуга; 2 — инертная атмосфера; 3 — сопло; 4 — вольфрамовый электрод (не расходуется); 5 — присадочный пруток; 6 — сварочная ванна; стрелкой указано направление сварки

При свар­ке неп­ла­вящим­ся вольфра­мовым элек­тро­дом от­сутс­тву­ет пе­ренос рас­плав­ленно­го ме­тал­ла че­рез ду­говой про­межу­ток. Это об­легча­ет ус­ло­вия го­рения ду­ги и обес­пе­чива­ет ее бо­лее вы­сокую ста­бильность.

При­садоч­ный ме­талл по ме­ре не­об­хо­димос­ти по­да­ет­ся в го­лов­ную часть сва­роч­ной ван­ны. Свар­щик вруч­ную кон­тро­лиру­ет пе­реме­щение сва­роч­ной го­рел­ки, по­дачу про­воло­ки. В от­ли­чие от свар­ки пла­вящим­ся элек­тро­дом ско­рость плав­ле­ния при­садоч­но­го ме­тал­ла не свя­зана жес­ткой за­виси­мостью с ве­личи­ной сва­роч­но­го то­ка. Ко­личес­тво при­садоч­но­го ме­тал­ла, по­дава­емо­го в ван­ну, вы­бира­ют из ус­ло­вия обес­пе­чения тре­бу­емой до­ли учас­тия при­садоч­но­го ме­тал­ла в об­ра­зова­нии шва. При свар­ке сты­ковых со­еди­нений без раз­делки кро­мок при­садоч­ный ме­талл не­об­хо­дим в ос­новном для соз­да­ния вы­пук­лости шва.

Ос­новной не­дос­та­ток про­цес­са — низ­кая про­из­во­дительность. Еще один не­дос­та­ток — не­об­хо­дима большая прак­ти­ка и вы­сокая ква­лифи­кация свар­щи­ка. Так­же к не­дос­таткам про­цес­са свар­ки неп­ла­вящим­ся вольфра­мовым элек­тро­дом по срав­не­нию со свар­кой пок­ры­тым элек­тро­дом от­но­сит­ся не­об­хо­димость при­мене­ния до­пол­ни­тельных за­щит­ных мер про­тив све­товой и теп­ло­вой ра­ди­ации ду­ги.

Свар­ка неп­ла­вящим­ся вольфра­мовым элек­тро­дом про­из­во­дит­ся на пря­мой по­ляр­ности (ми­нус на элек­тро­де). При ус­та­новив­шейся ду­ге по­ток элек­тро­нов дви­жет­ся от от­ри­цательно­го элек­тро­да го­рел­ки к по­ложи­тельно­му элек­тро­ду (де­тали), а по­ток по­ложи­тельно за­ряжен­ных и­онов — к элек­тро­ду. При свар­ке на об­ратной по­ляр­ности при­мер­но 70% теп­ла скон­цен­три­рова­но на ано­де и зна­чительная часть это­го теп­ла пе­реда­ет­ся в зо­ну свар­ки.

Пря­мая по­ляр­ность поз­во­ля­ет по­лучить уз­кую, скон­цен­три­рован­ную ду­гу, обес­пе­чива­ющую глу­бокое проп­лавле­ние и большую ско­рость свар­ки. Элек­трод по­луча­ет меньшую часть теп­ло­вой энер­гии ду­ги и име­ет меньшую тем­пе­рату­ру, чем при свар­ке на пе­ремен­ном то­ке или при свар­ке на об­ратной по­ляр­ности, что, в свою оче­редь, поз­во­ля­ет уменьшить ди­аметр вольфра­мово­го элек­тро­да и сни­зить рас­ход за­щит­но­го га­за.

При об­ратной по­ляр­ности по­ток элек­тро­нов так­же дви­жет­ся от от­ри­цательно­го элек­тро­да к по­ложи­тельно­му, но в дан­ном слу­чае от из­де­лия к элек­тро­ду. Сле­дова­тельно, больше теп­ла скон­цен­три­рова­но в ду­ге око­ло вольфра­мово­го элек­тро­да. Пос­кольку элек­трод по­луча­ет зна­чительно больше теп­ла при свар­ке на об­ратной по­ляр­ности, чем на пря­мой, для пре­дот­вра­щения пе­рег­ре­ва элек­тро­да при­ходит­ся ис­пользо­вать элек­тро­ды уменьшен­но­го ди­амет­ра и уменьшать си­лу сва­роч­но­го то­ка. Сва­рива­емая де­таль при свар­ке на об­ратной по­ляр­ности по­луча­ет меньше теп­ла, и как ре­зультат — меньшая глу­бина проп­лавле­ния.

Не­кото­рые цвет­ные ме­тал­лы, нап­ри­мер алю­миний и маг­ний, быс­тро об­ра­зу­ют на по­вер­хнос­ти ок­сидную плен­ку. Преж­де чем сва­ривать алю­миний, не­об­хо­димо уда­лить ок­сидную плен­ку, тем­пе­рату­ра плав­ле­ния ко­торой зна­чительно вы­ше тем­пе­рату­ры плав­ле­ния ос­новно­го ме­тал­ла. Уда­ление ок­сидной плен­ки мо­жет про­из­во­диться ме­хани­чес­ки, нап­ри­мер щет­ка­ми, или хи­мичес­ки — трав­ле­ни­ем, но как только плен­ка уда­лена, ме­талл сно­ва на­чина­ет окис­ляться, зат­рудняя свар­ку.

Ок­сидную плен­ку с по­вер­хнос­ти ме­тал­ла во вре­мя свар­ки на об­ратной по­ляр­ности мо­жет уда­лять са­ма ду­га. По­ложи­тельно за­ряжен­ные и­оны, ко­торые, дви­га­ясь от ос­новно­го ме­тал­ла из­де­лия к элек­тро­ду при свар­ке на пря­мой по­ляр­ности, те­перь дви­га­ют­ся от элек­тро­да к из­де­лию. Уда­ря­ясь с дос­та­точ­ной си­лой о по­вер­хность из­де­лия, они дро­бят и рас­щепля­ют хруп­кую ок­сидную плен­ку, про­водя тем са­мым очис­тку по­вер­хнос­ти.

Ду­га об­ратной по­ляр­ности об­ла­да­ет важ­ным тех­но­логи­чес­ким свойством: при ее воз­действии на по­вер­хность сва­рива­емо­го ме­тал­ла про­ис­хо­дит очис­тка по­вер­хнос­ти ме­тал­ла, уда­ление по­вер­хностных ок­си­дов. Про­цесс уда­ления по­вер­хностных ок­си­дов по­лучил наз­ва­ние ка­тод­но­го рас­пы­ления (ка­тод­ной очис­тки). Ука­зан­ное свойство ис­пользу­ют при свар­ке пе­ремен­ным то­ком алю­миния, маг­ния, бе­рил­лия и их спла­вов, име­ющих на по­вер­хнос­ти проч­ные ок­сидные плен­ки. Уда­ление плен­ки про­ис­хо­дит в по­лупе­ри­од с об­ратной по­ляр­ностью сва­роч­но­го то­ка, ког­да сва­рива­емое из­де­лие яв­ля­ет­ся ка­тодом. Та­ким об­ра­зом, при свар­ке вольфра­мовым элек­тро­дом на пе­ремен­ном то­ке ре­али­зу­ют­ся пре­иму­щес­тва ду­ги пря­мой и об­ратной по­ляр­ностей и обес­пе­чива­ют­ся ус­тойчи­вость элек­тро­да и раз­ру­шение по­вер­хностных ок­си­дов на из­де­лии.

Ар­го­ноду­говая свар­ка им­пульсной ду­гой. Си­ла сва­роч­но­го то­ка варьиру­ет­ся меж­ду дву­мя ус­та­нов­ленны­ми зна­чени­ями (пи­ковым и ба­зовым) с час­то­той в пре­делах 0,25…25 Гц. Эта фун­кция от­лично под­хо­дит для свар­ки нер­жа­ве­ющих ста­лей и тон­ко­ли­сто­вых де­талей. Свар­ка им­пульсной ду­гой при­меня­ет­ся для со­еди­нения раз­но­тол­щинных де­талей, поз­во­ля­ет в большей сте­пени кон­тро­лиро­вать про­цесс свар­ки для по­луче­ния бо­лее ка­чес­твен­но­го свар­но­го шва.

Свар­ка вы­соко­час­тотной им­пульсной ду­гой. Сва­роч­ный ток име­ет та­кой же вид, что и им­пульсный, но час­то­та им­пульсов вы­ше (обыч­но в пре­делах 20…500 Гц). Ду­га бо­лее сфо­куси­рован­ная, и, как ре­зультат, зо­на тер­ми­чес­ко­го вли­яния меньше.

За­жига­ние ду­ги. Ос­новным тре­бова­ни­ем для за­жига­ния и го­рения ду­ги яв­ля­ет­ся и­они­зация га­за в ду­говом про­межут­ке. И­они­зиро­ван­ный газ яв­ля­ет­ся хо­рошим про­вод­ни­ком элек­три­чес­ко­го то­ка. И­они­заци­ей на­зыва­ет­ся про­цесс, при ко­тором из нейтральных ато­мов и мо­лекул об­ра­зу­ют­ся по­ложи­тельные и от­ри­цательные и­оны. И­они­зацию мож­но про­из­вести, ес­ли при­ложить к элек­тро­дам вы­сокое нап­ря­жение, тог­да име­ющи­еся в га­зе (в ма­лом ко­личес­тве) сво­бод­ные элек­тро­ны бу­дут раз­го­няться элек­три­чес­ким по­лем и, по­лучив большие энер­гии, смо­гут раз­бить нейтральные ато­мы и мо­леку­лы на и­оны.

За­жига­ние ду­ги осу­щест­вля­ют то­чеч­ным ка­сани­ем или с ис­пользо­вани­ем ос­цилля­тора (рис. 3.3).

а) и от осциллятора (б)

За­жига­ние ду­ги то­чеч­ным ка­сани­ем поз­во­ля­ет свар­щи­ку за­жечь ду­гу пу­тем плав­но­го от­ры­ва вольфра­мово­го элек­тро­да от из­де­лия. При этом ис­клю­ча­ют­ся на­личие вольфра­мовых вклю­чений в свар­ном шве и под­го­рание неп­ла­вяще­гося элек­тро­да. Так­же эта фун­кция час­то ста­вит­ся в ка­чес­тве оп­ции на ис­точни­ки пи­тания для руч­ной ду­говой свар­ки. Она ис­пользу­ет­ся пре­иму­щес­твен­но в ус­ло­ви­ях, ког­да про­цесс свар­ки про­водит­ся ря­дом с обо­рудо­вани­ем, ко­торое чувс­тви­тельно к элек­тро­маг­нитным по­мехам.

При за­жига­нии ду­ги с ис­пользо­вани­ем ос­цилля­тора элек­трод не ка­са­ет­ся из­де­лия. Вы­соко­вольтный раз­ряд за­жига­ет ду­гу. В этом слу­чае нет опас­ности вклю­чения вольфра­ма в ме­талл сва­роч­но­го шва. Воз­бужде­ние ду­ги с по­мощью ос­цилля­тора ис­пользу­ет­ся для вы­соко­точ­ной и вы­соко­качес­твен­ной ар­го­ноду­говой свар­ки.

3.3Режимы дуговой сварки вольфрамовым электродом в защитных газах

В табл. 3.1—3.7 пред­став­ле­ны ре­жимы руч­ной ар­го­ноду­говой свар­ки неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом час­то при­меня­емых ма­тери­алов для про­из­водс­тва свар­ных конс­трук­ций.

Сварка в среде защитных газов

Прочность скрепления деталей зависит не только от навыков специалиста, но и от условий, в которых ведётся работа. Чтобы соединение получилось на надлежащем уровне, в точке плавления повинны присутствовать исключительно электрод и присадочные материалы. Попадание второстепенных элементов способно оказать негативное воздействие на спайку. Решить задачу помогла эксплуатация специальных газообразных субстанций, а сама технология появились в далёком 1920 году. Помимо защищающего слоя они помогают сделать швы чистыми, без шлака и трещин, что соответствует ГОСТУ. Это ключевая причина, по которой промышленность предприимчиво употребляет подобные сварочные методы.

Сварка заготовок в среде защитных газов

Сущность способа

Сварка заготовок в среде защитных газов – одна из подвидов дугового скрепления, но здесь в точку расплавки подаётся аргон, азот, кислород и прочее. Если есть необходимость интегрировать низкоуглеродистую или легированную сталь, к газу добавляют 1-5% кислорода. Такие пропорции снижают критическое напряжение, что уберегает от возникновения пор и повышает качество спайки.

Для производства с плавящимся стержнем смешивают аргон и 10-20% диоксида углерода. Это даёт такие же показатели, как и в предыдущем случае, однако, прибавляет постоянства дуге и оберегает область от сквозняков. Сама методика пользуется популярностью преимущественно в обработке тонких листов металла.

В ходе глубокой проплавки применяют «СО₂» и 20% «О». Смесь наделена повышенными окислительными свойствами, придаёт хорошую форму, защищает плиты от пористости. Аналогичные показатели характерны и для других соединений, но каждая процедура имеет индивидуальный подход, который будет зависеть от обстановки, толщины объекта и других параметров.

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

Несмотря на высочайшие результаты, стыковочная плоскость вынуждена быть тщательно обработана последующими методиками:

• выравнивание;
• очистка от ржавчины;
• удаление зазубрин;
• подогрев.

Если подготовительные манипуляции будут выполнены неправильно, это приведёт к возникновению сварного брака.

Технология сварки

Дуговая сварка, проходящая в защитном газе, подразумевает использование двух подходов: неплавящимся и плавящимся шпилями. Первая разновидность делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава. Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции. Чтобы обеспечить оптимальную сохранность среды потребляют несколько вариаций:

1. Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
2. Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
3. Комбинированные примеси. Сюда относятся комбинации предыдущих пунктов. Автоматическая сварка в среде настоящих защитных газов нужна для улучшения технических атрибутов и формирования качественного шва.

Технология сварки в защитном газе

Выбор будет отличаться от химического состава металла, экономностью процедуры, свойством скрепления и иными нюансами.

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

Инертные газообразные примеси повысят устойчивость дуги и дадут возможность проводить более глубокую расплавку. Смесь подаётся в динамическую область несколькими потоками: центральным (параллельно стержня), боковым (сбоку, отдельно от стержня), парой концентрических струй и в подвижную насадку, которую монтируют над рабочей средой. Дуговая сварка в любом защитном газе создаёт приемлемые тепловые параметры, которые положительно сказываются на модели, размере и качестве шва.

Для снабжения газового потока расходуют специализированные сопла, но в некоторых обстоятельствах объекты помещаются в прозрачные камеры, которые устанавливаются над стыком. К данному приёму прибегают довольно редко, и, в основном, для скрепления крупногабаритных составляющих.

Режимы

Для этих операций чаще пускают в дело инверторные агрегаты полуавтоматического класса. С их поддержкой проводится настройка электричества и подаваемого напряжения. Также эти станции служат базовым источником питания, а их мощность и опции регулирования варьируются в зависимости от модели. Если есть потребность провести стандартную деятельность (без оборота толстых и непопулярных сплавов), можно выбрать самую простую аппаратуру.

Режимы сварки в углеродном газе

Дуговая автоматизированная сварка в защитных газах может различаться по многим величинам, большинство из которых определяется по положениям: 1-е радиус проволоки, 2-е её диаметр, 3-е сила электричества, 4-е напряжение, 5-е скорость подачи контакта, 6-е расход газа. А выглядит всё так:

• 15см, 0.8мм, 120А, 19В, 150м\ч, 6ед\мин;
• 7мм, 1мм, 150А, 20В, 200м\ч, 7ед\мин;
• 2мм, 1.2мм, 170А, 21В, 250м\ч, 10ед\минут;
• 3мм, 1.4мм, 200А, 22В, 490м\ч, 12ед\мин;
• 4-5мм, 0.16см, 250А, 25В, 680м\ч, 14ед\минут;
• более 0.6см, 1.6мм, 300А, 30В, 700м\ч, 16ед\мин.

Эти характеристики являются стандартными, и рассчитаны для процессов с углекислотой.

Ручной способ и сваривание в камере

Агрегаты полуавтоматического типа, сопровождаемые использованием оградительной среды, подразделяются на два подхода: локальный и общий типы. В большинстве случаев эксплуатируют первая версия, где защитная субстанция поступает на прямую из сопла. Такая методика даёт возможность варить любые изделия, однако, результат не всегда может быть на удовлетворительном уровне. Попадание воздуха в зону плавления сильно снизит характеристики шва, и чем больше предмет, тем выше шансов получить спайку низкого качества.

Поэтому для крупногабаритных рекомендуется эксплуатировать камеры с регулировкой атмосферы внутри. Проходит она следующим образом:

• из полости откачивается весь воздух до состояния вакуума;
• затем идёт закачка нужного газа;
• проводиться варка с дистанционным управлением.

Камера для сваривания

Есть и другие способы дуговой сварки ручного типа в защитных газах: некое пространство заполняют соответствующим элементом, а специалист выполняет все действия в скафандре с индивидуальной системой дыхания.

Это довольно сложные деяния, которые требуют подготовки и навыков. Но это даёт абсолютную гарантию на то, что спайка будет находиться в надёжной обороне. А это немаловажное требование для производства сложных заготовок. Что касается электродов, то использовать можно как плавящиеся, так и неплавящиеся модели.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Подготовительные действия проводятся во всех вариантах аналогично. Образ разделки кромок обязан заключать правильные геометрические параметры и соответствовать ГОСТу или другим техническим правилам. При механической варке можно полностью проварить сплав, не разделяя края и не оставляя зазора между ними. При наличии некоторого отступа или разделке краёв можно провести проварку, но толщина предмета должна быть не более 11 мм. Есть способы увеличить производительность процесса автоматического приёма сваривания, и для этого вынуждена проводиться разделка боковых углов без откоса.

В ходе приварки происходит усадка металла, которая сказывается на правильности зазора. Чтобы избежать трудностей, выполняется шарнирное прикрепление с определённым углом открытия кромок, который будет зависеть от размера объекта.

В работе с защитой углекислоты всю плоскость приходится очищать от шлака и капель грязи. Чтобы уменьшить предстоящее загрязнение, которое может образоваться в ходе манипуляция, плоскость обрабатывают специальными жидкостями. При этом нет необходимости ожидать полного высыхания аэрозоля. Последующая сборка проходит с использованием стандартных запчастей: клинья, скобы, прихватки и прочее. Также перед началом следует осмотреть конструкцию.

Достоинства и слабые места процесса

К положительным сторонам нужно отнести следующие пункты:

• в отличие от других методов, характер шва получается с более высокими характеристиками;
• большинство элементов стоят не дорого, однако, это не мешает им обеспечивать высококлассную защиту;
• у опытного сварщика не возникнет проблем с освоением подобной технологии, поэтому крупное производство может с лёгкостью поменять специфику манёвров;
• в защитной среде может проводиться сваривание как тонколистового, так и толстолистового проката;
• данная методика показывает большие показатели производительности;
• техника отлично подходит для процедур с алюминием, цветными металлами и другими видами, которые наделены устойчивостью к коррозии;
• такой подход легко поддаётся модернизации, его легко перенести в автоматический порядок, и можно приспособить к любым условиям.

Недостатки сварки в среде защитных газов выглядят таким образом:

• при приварке на открытом пространстве следует позаботиться о хорошей герметичности камеры. В противном случае высока вероятность выветривания газообразных примесей;
• варка в закрытом пространстве обязана сопровождаться высококлассной функциональностью вентиляции;
• некоторые виды газов, например, Аргон, дорого стоят.

В остальном технология является довольно удачной, и существенных недостатков не заключает.

Какие газы применяют

Защитные газы создают обстановку для дуговой сварки, и делятся инертные и химические группы. Первая категория представляется самой популярной, и сюда входят «Ar», «He» и другие их комбинации. Основной их задачей является вытеснение кислорода из области термического воздействия. Нужно отметить, что эти вариации веществ не вступают в реакцию с железом, и не растворяются в нём.

Применение этого класса необходимо для спайки самых популярных сплавов: титан, алюминий и другие. Если сталь обладает повышенной устойчивостью к температуре и плохо плавиться, разумно пускать в ход неплавящийся электрод.

Газы, применяемые для сварки

Активные газы тоже пользуются определённой популярностью, ведь к этой категории относятся недорогие разновидности: водород, азот, кислород.

Но чаще всего используют двуокись углерода, поскольку это самый выгодный вариант.

Описание каждой версии:

• Аргон – вариация защитного инертного газа для сварки. Не имеет склонности к воспламенению и не взрывоопасен. Обеспечивает хорошую защиту ванн.
• Гелий – поставляется в специальных баллонах, давление которых достигает 150 ат. Имеет низкую температуру сжижения -269 градусов.
• Двуокись углерода – не ядовитый, без цвета и запаха. Его добывают путём извлечения из дымовых газов и при помощи специального оборудования.
• Кислород – способствует горению. Получают «О» из атмосферы при помощи охлаждения. Всего встречается несколько сортов, которые отличаются по процентному соотношению.
• Водород – при контакте с воздухом взрывоопасен, поэтому в обращении с ним следует строго соблюдать правила безопасности. Также является бесцветным и не обладает запахом, помогает воспламенению.

В углекислоте

Это самая дешевая система, от чего она и пользуется сильным спросом. Однако сильный жар в активной области разлагает материю на три газа: «СО₂», «СО» и «О». Чтобы уберечь поверхность от окисления, в проволоку добавляют кремний и марганец. Но и это доставляет своеобразные неудобства: при реакции друг с другом оба вещества образуют шлак, который в дальнейшем всплывает на поверхность. Его очень просто удалить, и это никак не влияет на защитные показатели. Также перед проведением операции следует удалить всю воду из баллона (для этого его достаточно перевернуть). И эти действия следует проводить периодически. Если упустить этот момент, то может получиться пористый шов.

Сварка в углекислоте

В азотной среде

Нужна для соединения медных заготовок или деталей из нержавейки. Такая специфика наблюдается потому, что этот газ не вступает в реакцию с данными сплавами. Ещё для сварки необходимы графитовые или угольные контакты. Вольфрамовые вызывают их перерасход, что делает манипуляцию очень неудобной.

Что касается настройки оборудования, то оно варьируется в зависимости от сложности. Чаще они выглядят так: напряжение тока 150-500 А, дуга 22-30 В, расход газа до 10 л в минуту. Внешний вид агрегатов не имеет отличительных черт, за исключением специального прихвата для угольного электрода.

Сварка в азотной среде

Оборудование

Используется при сварке в защитной среде стандартные источники питания, на которых есть функция регулировки напряжения. Также здесь имеются механизмы автоматического снабжения проволоки и специализированные газовые узлы в виде шлангов и баллонов. Сама процедура проводиться при постоянной подаче высокочастотного электричества.

Главные опции, которые требуют внимательного отношения – регулятор тока, обеспечивающий стабильное горение дуги, скорость движения проволоки.

И всё это обязано работать как единый механизм. Режимы могут сильно отличаться друг от друга, даже если сварка проходит с одной разновидностью железа.

• ПДГ-502. Предназначен для приварки в углекислом газе, очень надёжен и показывает высокую производительность. Может использоваться от сетей в 220 и 380 В, а пределы регулирования электричества 100-500 А.
• «Импульс 3А». Необходим для работы с алюминиевыми деталями, но у него более низкие функции, чем у предыдущего аппарата. Также его можно использовать для приварки чёрных металлов и нанесения потолочных швов.
• «УРС 62а». Отлично подходит для полевых работ, используется преимущественно для скрепления алюминия. Необходимое питание берётся от сети в 380 В. Особенностью представляется то, что устройство способно обработать титан.

Есть ещё масса разновидностей, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Не сложно догадаться и про то, что каждый автомат предназначен для ограниченного круга варки.

Варианты защиты

Любые сварочные работы – завышенная степень опасности, поэтому каждый работник должен позаботиться об обороне кожных покровов, глаз и органов дыхания. Даже кратковременная переварка в собственном гараже должна проводиться с комплектом:

• маска;
• термоустойчивые перчатки;
• респиратор.

Только так можно провести качественную операцию без ущерба для собственного здоровья.

Как варить металлы в газозащитной среде

Виды и способы сварки

Сварка в среде защитных газов позволяет получить чистые и ровные швы, а также обеспечивает крепкое сцепление материалов. Попадание лишних веществ в точку плавки оказывает негативное влияние на результат. Защитить от этого могут газообразные элементы. Благодаря им с металлом соприкасаются только электрод и присадочные материалы. Технология позволяет избежать появления шлака и трещин.

Сущность сварки в среде защитных газов

При сварочных работах источником нагрева служит электрическая дуга.

Для заполнения щели между металлическими деталями используются 2 вида электродов: вольфрамовый или плавящийся. В первом случае расплавляются кромки изделия, а во втором – сам материал.

На процесс негативно влияет О2 и N из воздуха. Поэтому для защиты дуги нужны следующие виды газообразных веществ:

• активные – азот, водород;
• инертные – аргон и гелий;
• смесь 2 групп.

Выбор защитной среды зависит от химического состава металла, желаемого результата и бюджета.

Необходимые схемы и таблицы

Существует несколько способов подачи газовой среды:

Дуговая сварка в защитном газе улучшает качество соединения, делает его чистым и аккуратным. Методы защиты показаны на схеме.

Физические свойства веществ:

Газ	Теплопроводность	Теплоемкость	Плотность
Ar	0,19	0,524	1,784
He	1,66	5,242	0,178
CO2	0,19	0,821	1,978
H2	2,36	14,246	0,090
O2	–	0,916	1,429
N2	0,29	1,038	1,251

Технология газозащиты: как это работает

В точку плавления горелкой подается смесь газов. Она снимает напряжение, в результате шов получается чистым, без трещин и пор. Вся металлоконструкция становится прочнее.

Какими свойствами обладает газ

Газообразные вещества делятся на те, которые вступают в реакцию с металлическими деталями, и те, которые не оказывают металлургического воздействия.

Первые улучшают химические свойства конструкции, делают спайку прочнее. Вторые нужны для улучшения свойств дуги, уменьшения брызг.

Используемые в работе газы

В промышленности чаще используются смеси нескольких элементов. Отдельно могут применяться такие субстанции: водород, азот, гелий, аргон. Выбор зависит от металлического сплава и от желаемых характеристик будущего шва.

Инертные вещества

Эти примеси придают стабильность дуге и позволяют проводить глубокую спайку. Они защищают металл от воздействия среды, при этом не оказывают металлургического воздействия. Их целесообразно использовать для легированной стали, алюминиевых сплавов.

Активные элементы

Особенность сварки в том, что соединения вступают в реакцию с заготовкой и меняют свойства металла. В зависимости от вида металлического листа подбираются газовые субстанции и их пропорции. Например, азот активен к алюминию и инертен к меди.

Распространенные смеси газов

Активные вещества смешивают с инертными, чтобы увеличить устойчивость дуги, повысить производительность работ, изменить форму шва. При таком способе часть электродного металла переходит в область плавления.

Самыми популярными считаются следующие сочетания:

1. Аргон и 1-5% кислорода. Используется для легированной и низкоуглеродистой стали. При этом понижается критический ток, улучшается внешний вид, осуществляется профилактика появления пор.
2. Углекислый газ и 20% О2. Применяется для углеродистого стального листа при работе плавящимся электродом. Высокая способность смеси к окислению дает глубокое проплавление и четкие границы.
3. Аргон и 10-25% СО2. Используется для расплавляемых элементов. Это сочетание увеличивает стабильность дуги и надежно защищает процесс от сквозняков. Добавление СО2 при сварке углеродистой стали позволяет добиться однородной структуры без пор. При работе с тонкими листами улучшается формирование шва.
4. Аргон с СО2 (до 20%) и О2 (до 5%). Применяется для легированных и углеродистых стальных конструкций. Активные газы помогают сделать место плавки аккуратным.

Плюсы и минусы сварки в среде защитных газов

Широкий диапазон подходящих веществ обеспечивает большое распространение такого способа в промышленности. Основные преимущества:

• удобство процесса, т.к. можно варить из разных положений;
• отсутствие шлака и флюса;
• высокое качество швов на разных металлах;
• возможность наблюдения за справкой деталей;
• легкость механизации и большая производительность;
• невысокая стоимость.

Недостатками метода можно назвать:

• световую и тепловую радиацию дуги;
• опасность газовой аппаратуры;
• необходимость остывания горелок;
• отклонение струи газа движением воздуха.

Особенности сварочных работ

Главное отличие от других технологий сварки: дуга находится в струе защитного газа, который оттесняет окружающую среду. Это исключает контакт расплавленного металла с азотом и кислородом.

Как подготовить кромки и собрать их

Несмотря на преимущества метода сварки, перед началом работ нужна подготовка .

Если ею пренебречь, на выходе получится брак. Этапы:

• выравнивание;
• очистка от коррозии;
• удаление заусенцев;
• нагрев.

Выбор проволоки и метод ее подачи

Самая важная характеристика, на которую нужно обращать внимание – прочность металла шва. Она предполагает отсутствие пор и трещин, высокое качество спайки. Чтобы этого добиться, используются следующие добавки:

Они препятствуют соединению кислорода с углеродом и образованию угарного газа СО. В результате остается только безвредный шлак.

Увеличение Mn и Si влияет на форму шва и текучесть ванны. Остальные элементы делают ее вязкой. Такая проволока хорошо подходит для варки труб.

Маркировка электрода состоит из:

• цифры, означающей диаметр в миллиметрах;
• индекса “св”;
• процента содержания углерода;
• буквенного обозначения химического элемента, который содержится в материале;
• среднего содержания этого вещества.

Метод подачи электрода зависит от аппарата. При ручной спайке все делает специалист.

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов предполагает, что проволока подается автоматически.

Режимы сварки в газовой среде

Сварочные работы в защитном газе включают следующие характеристики:

Существуют стандартные значения для металлических сплавов и химических элементов защиты, они указаны в ГОСТах.

Расчет расхода газа

Есть несколько способов посчитать, сколько газовой смеси израсходуется во время сварки. Нужно учитывать вид производства – массовое или единичное. Для мелкосерийного изготовления деталей можно применять следующую формулу:

N=PxR, где P – расход проволоки в килограммах, а R – коэффициент затрат газа на 1 кг электродов. Последний рекомендуется указывать в пределах 1,15-1,3.

Какое оборудование применяется в сварке

Чаще всего применяются инверторы полуавтоматического класса. На них можно регулировать силу тока и подаваемое напряжение. Одновременно они служат источником питания. На рынке представлен широкий выбор агрегатов, различающихся мощностью и дополнительными опциями. Если варится металл средней толщины из популярных сплавов, достаточно простой модели.

Полуавтомат для сварки

Сварочные аппараты с функцией подачи защитной среды разделяются на 2 типа: локальный и общий. В первом случае газ поступает напрямую из сопла. Этот вид наиболее популярен в промышленности. Он подходит не для всех изделий, но позволяет получить удовлетворительный результат. Если конструкция слишком большая, в зону плавления может попасть воздух, тогда качество сильно упадет.

Для крупногабаритных деталей рекомендуется использовать агрегаты с функцией регулировки атмосферы. Она работает следующим образом:

Дополнительные комплектующие

Кроме автоматического аппарата в работе используются следующие аксессуары:

1. Присадочные прутья. Необходимы для создания аккуратного шва на сложных металлах – цветных, нержавеющих, стальных. Состав выбирается в зависимости от металлического сплава. Выполняют роль припоя в паре с неплавящимся электродом.
2. Проволока. Дополнительный элемент электродуговой сварки с аргоном. Подается автоматически из катушки, установленной на инверторе. Как и прутья, расплавляется в ровную дорожку при работе неплавящимся электродом.
3. Шланги и фитинги. Это расходный материал, который периодически изнашивается и требует замены. Рекомендуется выбирать шланг такой длины, чтобы между аппаратом и рабочей зоной оставалось достаточно пространства.

Системы для подачи проволоки

При ручном способе сварки за продвижение прута отвечает сам мастер. Но есть и автоматические механизмы, где специалисту нужно только контролировать процесс. Они работают независимо от сварочного аппарата. Преимущество в том, что они позволяют регулировать скорость движения, которая зависит от силы тока.

Системы подачи проволоки могут быть стационарными или передвижными. Первые устанавливают на инвертор. Вторые можно использовать на разных агрегатах. Недостаток обоих видов в том, что они требуют обслуживания и имеют сложную конструкцию. Специалист, не обладающий техническими знаниями, не сможет их обслуживать.

Рекомендации по технике сварки своими руками

Мастеру важно следить не только за ровностью шва, но и за тем, чтобы ванна не выходила из защитной среды. Для этого сначала нужно включить газ, а после этого поджечь дугу. Если сделать наоборот, металл окислится и соединение получится некачественным. Заканчивать работу нужно таким же образом: сначала убрать электрод, а через 10 секунд выключить газ. Самой надежной считается подача газовых струй с двух сторон. Так снижается риск контакта с кислородом.

Характеристики подаваемого тока

Это самый сложный параметр при выборе режима сварки. Он зависит от типа металла, например, тонкие листы варят на минимальных значениях. Важно учитывать расположение деталей. Вертикальный шов нужно делать аккуратно, чтобы удержать дугу и не допустить растекания расплавленного металла.

Скорость подачи проволоки

Это параметр прямо пропорционально связан с предыдущим: если увеличить продвижение электрода, вырастет ток. В профессиональных аппаратах значения можно регулировать отдельно. Это нужно делать, когда дуга издает посторонние звуки. Громкий треск говорит о том, что электродный материал нужно замедлить.

С какой скоростью варить

Этот параметр напрямую влияет на качество шва. Если дуга движется слишком быстро, соединение получается прерывистым и тонким. Если движения сварщика медленные, стык будет широкий, расплывчатый.

Угол наклона электрода

Относительно плоскости сваривания можно выделить 3 положения проволоки:

1. Отклонение 30-60°. Жидкий шлак накрывает расплавленный металл, т.к. двигается за ванной. Способ используется для вертикальных швов, минимизации глубины проплава.
2. Под прямым углом. Сложный метод, применяется редко. Так можно варить только труднодоступные места, где нет возможности наклонить горелку.
3. Наклон 120-150°. Жидкий шлак оттесняется назад, он находится сзади сварочной ванны. Способ дает глубокую проплавку металла.

Инструкция по сварке разными способами

Существует 2 техники сварочных работ:

1. Встык. Перед началом нужно точно подогнать детали, чтобы между ними не было зазоров. Используется, когда нужна высокая точность, например, при замене части листа. В этом случае выполняется единый шов, затем его зачищают.
2. Внахлест. Одна деталь накладывается на другую. Можно не подгонять кромки друг к другу. Не требует большого опыта от сварщика, в отличие от предыдущего способа.

Ручной метод сваривания в камере

Если нужен непосредственный контроль процесса, сварка происходит в комнате, которая заполняется газом. Специалист работает в скафандре с индивидуальной системой дыхания. Это сложная работа, которая требует высокой квалификации.

С неплавящимся электродом

В качестве защитной среды используются инертные газы: аргон, гелий. Может использоваться присадочная проволока для заполнения шва. Она должна быть изготовлена из того же материала, что и деталь. Она может подаваться вручную или с помощью автоматических приборов.

С плавящимся электродом

Проволока или металл должны быть близки по химическому составу к свариваемой конструкции. Они расплавляются, и получается крепкое, ровное соединение. Такой способ обеспечивает глубокое проплавление при маленькой сварочной ванне. За счет этого вырастает коэффициент полезного действия.

Импульсно-дуговая сварка

Этот метод заключается в наложении импульсов дополнительного тока на основной. Это позволяет сделать дугу устойчивой, а значит, металл по всей длине после проплавки имеет одинаковое качество.

Использование трехфазной дуги

При этом способе электрический разряд подается между тремя электродами, расположенными настолько близко, что теплая энергия действует в плавильном пространстве. Каждая из трех дуг имеет свою длительность горения. Последовательность задается чередованием фаз электрической дуги.

При принудительном формировании шва

Существуют устройства, удерживающие сварочную ванну. Они нужны, чтобы правильно сформировать место соединения деталей. Это могут быть вращающиеся диски, медные ползуны. Применяемые детали охлаждаются водой.

С дугой, управляемой магнитным полем

Это новый способ контроля процесса, при котором горение управляется напряженностью вокруг сварочной ванны. Во время сварки создаются области с густыми и редкими линиями индукции. Электрический разряд отклоняется между ними.

С вольфрамовым электродом

Это самый распространенный вид неплавящихся электродных материалов. Подходит для большинства металлов, в том числе для титана, бронзы, золота.

Преимущество в том, что пространственное положение и режим сварки могут быть любыми.

Другие варианты сварки

Отдельно можно выделить сварочные работы под флюсом. В процессе плавки он сгорает и выделяет защитный газ. После этого образуется безвредный шлак.

Рекомендации для разных типов металлов и сплавов на их основе

Выбор защитной среды зависит от вида металлического листа. Правильные пропорции газов могут улучшить качество соединения, предотвратить дефекты, улучшить свойства деталей.

Разновидности сталей

Углеродистую стальную конструкцию можно варить с СО2, тогда получатся глубокая спайка и большая скорость. А можно взять смесь Ar и СО2. Это защитит от разбрызгивания и деформации. Нержавеющую сталь лучше защищать He, Ar, и СО2. Это обеспечит тонкий шов, отсутствие окисления и прожогов. Низколегированную деталь лучше обрабатывать Ar и СО2. Смесь придает прочность и высокую устойчивость дуги. Небольшой расход углекислого газа может давать набрызгивания по контуру.

Медь и ее производные

Для этого металла подходит аргон. Он уменьшает текучесть металла, но применяется только для тонких листов до 3 мм. Азот используется для защиты корней. Он уменьшает образование оксидных пленок.

Магний и алюминий

Чистый аргон обеспечивает хорошее качество шва, но он подходит только для тонких листов до 25 мм. Его смесь с гелием приводит к большому тепловложению. Улучшается слияние деталей. Применяется для толщины 25-75 мм.

Реактивные и тугоплавкие стали

Для таких стальных конструкций подходит смесь Ar и 1-4% О. Сварочная ванна получается более жидкой, не остается прожогов, увеличивается скорость работы. Валики шва получаются аккуратными и чистыми.

Сварка в газовой среде используется на промышленных предприятиях для массового производства деталей и изготовления единичных заказов. Она может выполняться ручным, автоматическим и полуавтоматическим способами.

Особенности сварочных смесей и их использования

О СВАРКЕ

Газообразная сварочная смесь, подаваемая в зону расплава металла, предотвращает насыщение материала примесями, снижающими прочность шва. Атмосфера защитных газов применяется при работе как с конструкционными или легированными сталями, так и при сварке заготовок из цветных металлов. Тип смеси зависит от технологического процесса и химического состава сплава, из которого изготовлены соединяемые детали.

Область применения сварочной смеси

Сварочные смеси газов необходимы при выполнении работ полуавтоматом (за исключением случаев применения присадочной проволоки, предохраняющей ванну расплава от негативного воздействия воздуха).

Защитную среду используют при наплавке цветных или черных металлов или при сварке оцинкованного листа для предотвращения выгорания покрытия. Смесь применяют при изготовлении конструкций ответственного назначения (например трубопроводов или мостовых ферм), обеспечивая повышенную прочность и надежность неразъемного сварного соединения.

Использование чистых газов в сварке

При проведении сварочных работ применяют инертные газы, защищающие дугу и ванну без оказания воздействия на расплав:

1. Выпускаемый промышленностью аргон может иметь высший или первый сорт. Материалы отличаются содержанием посторонних примесей. Высококачественный газ используют при сварке деталей, изготовленных из цветных металлов или их сплавов. Первый сорт с повышенным содержанием кислорода и азота предназначен для работ с изделиями из стали или технически чистого алюминия.
2. При проведении сварочных работ используют экологически безопасный гелий, отличающийся небольшим удельным весом. Газ выпускают в 2 модификациях с разной степенью очистки. Характеризуется повышенной себестоимостью, ограничивающей применение, но подача гелия позволяет нарастить мощность дуги в 1,5-2 раза при сохранении исходных настроек. Газ обеспечивает увеличение скорости сварки и повышение глубины проплавления металла. Чистый гелий востребован при соединении деталей из алюминия либо магния.
3. Для сварки медных сплавов применяют азот, не образующий соединений с медью. В соответствии с ГОСТ 9293-74 выпускается 4 сорта газа, отличающихся степенью очистки (содержат от 97 до 99,9 чистого азота).

Помимо инертных газов, применяют активные среды, обеспечивающие защиту расплава с одновременным растворением или формированием химических соединений. Например, кислород может использоваться только как добавка к смесям, а углекислый газ высшего сорта позволяет сваривать чугунные заготовки или конструкции из низколегированных либо углеродистых сталей.

Активные газы выпускаются в нескольких разновидностях в соответствии с ГОСТ и различаются объемным содержанием посторонних примесей.

Какие газы смешивают

Для создания смесей используют:

Для полуавтоматической сварки MIG-MAG используются различные сочетания перечисленных выше газов. Наименее популярны смеси с добавкой кислорода. Он вызывает угар металла с образованием дыма. Но присадка кислорода позволяет сваривать заготовки без предварительной очистки кромок от ржавчины или следов масла.

Почему газовые смеси более эффективны

Смесь газов позволяет одновременно улучшать несколько параметров (повышать мощность дуги и улучшать механические характеристики металла в стыке). Например, для сварки сталей с пониженным содержанием углерода применяют смесь Ar с CO2. Подача газа позволяет устранить пористость металла в стыке и увеличить прочность на разрыв. Защитная среда уменьшает разбрызгивание металла из ванны, а введение увеличенной доли углекислоты улучшает свариваемость деталей с толстыми стенками (без предварительной очистки кромок от загрязнений).

Соединение нескольких газов позволяет снизить себестоимость смеси. Например, применять чистый гелий экономически нецелесообразно, но смесь He+Ar отличается пониженной ценой и улучшает качество сварки. Защитная среда позволяет соединять детали из высоколегированных сталей, редкоземельных или цветных металлов и их сплавов. Сочетание газов позволяет изменить физико-химические характеристики смеси.

Например, Ar улучшает стабильность дуги с одновременным снижением отдачи энергии, что компенсируется введением He.

Описание смесей и их свойств

Для проведения сварочных работ используют смеси 2 или 3 газов, которые получаются с помощью смесителя с регулировкой подачи или поставляются в готовом виде в баллоне. Применение защитной атмосферы позволяет перейти от капельного переноса металла в ванну расплава к струйному без риска разбрызгивания потока. В результате увеличивается скорость проведения работ без снижения качества стыка.

Распространенные виды смесей для применения в полуавтоматах MIG-MAG:

• 98%Ar+2%CO2 – используют для сварки нержавеющих сталей, оцинкованных заготовок или соединения деталей из меди с железными элементами;
• 92%Ar+8%CO2 – применяют при ускоренной сварке листов стали толщиной от 1 до 5 м;
• 80%Ar+20%CO2 – необходима при наплавке конструкционных или сварке нержавеющих сталей с использованием проволоки из порошкового композита;
• 75%Ar+25%CO2 – используют при сварке конструкций с увеличенным количеством вертикальных стыков;
• 82%Ar+18% углекислоты – применяют при наплавке высокопрочных сталей.

Аргон с кислородом

В состав материала входят от 1 до 5% кислорода, который позволяет повысить текучесть расплава в ванне и обеспечивает подачу жидкого металла электрода или присадочной проволоки мелкими каплями. Смесь применяют при изготовлении конструкций из углеродистых или легированных сталей.

Защитная атмосфера стабилизирует процесс сварки, снижает риск образования пор в металле и позволяет получать ровные стыки.

Кислород и CO2

Смесь ухудшает адгезию капель расплава, попавших на поверхности заготовок, и улучшает внешний вид сварного шва. Допускается соединение деталей с кромками, покрытыми ржавчиной. Защитный газ снижает риск образования пор в металле стыка. Введение кислорода позволяет увеличить температуру в зоне сварки и повысить производительность. Но следует учитывать окисление металла: попадающие в стык примеси ухудшают механические характеристики. При сварке в воздух выделяется дым от сгоревшего металла, негативно влияющий на дыхательные органы.

Водород и аргон

Смесь позволяет улучшить условия наплавки металла на поверхности, используется как защитная атмосфера при сварке нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля. Концентрация водорода в среде не превышает 3%, что предотвращает воспламенение газа. В составе смеси допускается небольшое содержание азота и кислорода. Плотность материала при нормальных условиях составляет 1,615 кг/м³. Смесь не оказывает негативного влияния на окружающую среду, по химическим характеристикам близка к инертным газам.

Аргон с гелием

Это универсальная смесь, рассчитанная на сварку конструкционных сталей или цветных металлов и их сплавов (например соединений на базе меди, отличающихся повышенной теплопроводностью). Газ для сварки повышает мощность дугового разряда при неизменной силе тока и напряжении, может использоваться при соединении элементов из хромо-никелевых сталей и алюминиевых сплавов.

Смесь позволяет стабилизировать горение дуги с одновременным улучшением условий сплавления металлических заготовок.

Маркировка газовых баллонов

Примеры маркировки резервуаров, предназначенных для хранения и доставки защитных газов:

• для заправки кислородом используют емкость, покрытую краской синего цвета;
• углекислый газ поставляется в черных резервуарах с дополнительной белой маркировкой;
• химически чистый аргон закачивают в баллоны серого цвета, а для хранения гелия применяют коричневые емкости;
• для хранения азота предназначены черные резервуары с текстовой маркировкой желтого цвета.

Преимущества газозащиты при сварке

Сварочные газовые смеси обеспечивают:

• повышение производительности труда за счет ускорения процесса сварки;
• легкую автоматизацию процесса соединения заготовок;
• пониженную себестоимость работ;
• уменьшение объема вредных выделений в атмосферу за счет отсутствия в технологическом процессе флюса;
• возможность ведения сварки в любых пространственных положениях;
• улучшение механических характеристик металла в зоне стыка (ударной вязкости и предела прочности на разрыв);
• снижение температурных деформаций материала заготовок и шва;
• возможность визуального контроля качества металла на стыке при механизированном процессе сварки;
• уменьшение количества брызг металла и ванны, что упрощает процедуру зачистки стыка;
• улучшение внешнего вида конструкции за счет получения ровных линий соединения без следов выброса металла;
• снижение риска прожигания тонких листов и сокращение расхода сварочной проволоки;
• упрощение розжига и стабилизация горения дуги с одновременным расширением диапазона настроек сварочного оборудования;
• отсутствие дополнительной подготовки аппаратуры (перед подачей газа не требуется прогрев сопла или редуктора);
• снижение количества мелких брызг металла, попадающих на защитный костюм и маску сварщика.

Самостоятельное получение смеси

Для получения смеси необходимо установить 2 баллона и смеситель, но из-за нестабильного давления процентное соотношение постоянно меняется. По мере расходования газа напор в магистралях падает и сварщику необходимо постоянно контролировать показания манометров, что негативно сказывается на производительности труда и качестве сварки. Отследить остаток углекислоты в емкости невозможно, внезапное прекращение подачи компонента приводит к браку. Профессиональные смесители с высокой точностью смесеобразования, но цена оборудования начинается от 2,5 тыс. евро.

В промышленных условиях для приготовления качественной защитной среды используют оборудование с дозаторами, поддерживающими требуемое соотношение компонентов (с учетом допусков, указанных в стандартах). Следует учитывать, что в процессе хранения происходит разделение материала на составные части по плотности (например, входящий в состав Ar+CO2 аргон поднимается вверх, а в нижней части емкости остается углекислота). Для снижения риска разделения необходимо хранить баллоны горизонтально и периодически перекатывать резервуар по полу.

Правила сварки в газовой среде

Технология сварки в среде защитных газов не имеет больших отличий от методик соединения деталей электродом. Полуавтоматическое оборудование позволяет выполнять работы в горизонтальном и вертикальном направлениях, а также на потолке при достаточном навыке оператора. Сварщик может устанавливать предварительные прихваты для позиционирования заготовок перед проваркой стыков. Полученные соединения выглядят аккуратно и являются герметичными. Кроме того, газовая среда снижает риск прожигания тонких листов (например автомобильных кузовов).

При выполнении работ вручную необходимо удерживать головку на расстоянии 15-20 мм от стыка под прямым углом к сопрягаемым заготовкам. Отклонение сопла и увеличение зазора приводят к разрушению потока защитного газа. Следует учесть, что расстояние между соединяемыми деталями зависит от химического состава газовой среды. Например, применение аргона и кислорода (или их смеси) приводит к повышенной текучести расплава, что требует уменьшения расстояния. Одновременно возникают сложности при вертикальной или потолочной сварке.

Для устранения негативного влияния газовой смеси необходимо корректировать режимы сварки (в ущерб производительности) или подбирать среду с пониженным содержанием Ar. При подаче газа снижается расход сварочной проволоки. Оператору необходимо корректно выставлять параметры и отрабатывать навыки ведения работ с повышенной скоростью. Дополнительной проблемой станет быстрый нагрев корпуса горелки из-за пониженной теплопроводности защитной атмосферы. В этом случае потребуется использовать головки с увеличенными габаритами и массой.

Как выбирать сварочные смеси

При подборе сварочной смеси учитывают:

• материал соединяемых деталей;
• расположение стыка и зазор между кромками;
• тип используемого оборудования и диаметр сварочной проволоки.

Орбитальная сварка

Орбитальный процесс сварки необходим для соединения цилиндрических заготовок (например кусков водопроводной трубы). При повышенных требованиях к качеству стыка нужно проварить шов с 2 сторон, но доступ из внутренней части изделия затруднен. Для улучшения качества работ применяют механизм, вращающий заготовки относительно неподвижной головки, или перемещают сварочный аппарат (с предварительным прогревом кромок газовой горелкой или иным способом).

Для увеличения глубины заполнения стыка расплавом и ускорения сварки с одновременным формированием гладкого изнаночного шва используют газовые смеси на основе нейтрального Ar с добавками гелия либо водорода. В промышленных условиях при сварке ответственных конструкций применяют многокомпонентные защитные среды, обеспечивающие повышенное качество металла в зоне сварки.

Газ для инвертора

Классический инвертор не оборудован системой подачи защитной среды. Соединение осуществляется дуговым разрядом между наконечником электрода и деталями. Для аргонодуговой сварки требуется полуавтомат с инверторным источником питания. Оборудование предназначено для работ с углеродистыми и легированными сталями, а также цветными металлами.

Защитную атмосферу подбирают в зависимости от химического состава заготовок.

Работа с алюминием

Сварка алюминиевых деталей затрудняется оксидной пленкой, образующейся на поверхности металла и имеющей температуру плавления более +2200°С (близкую к точке кипения материала). Предварительно пленку счищают механическим способом, но она восстанавливается в результате воздействия атмосферного воздуха. Нагрев только ускоряет процесс. Для предотвращения восстановления пленки в зону сварки подают смеси аргона (от 13 до 60% от объема) с гелием (от 38 до 85%) с добавкой углекислого газа (концентрация от 1,5 до 2% от объема).

Полуавтоматическая сварка

При подборе защитной среды для полуавтомата необходимо учесть химический состав материала заготовок, габариты формируемого шва и сечение присадочной проволоки. Для определения типа смеси используют таблицы (пример приведен ниже). Опытные сварщики учитывают дополнительные характеристики компонентов защитной атмосферы. Например, углекислота снижает разбрызгивание металла электрода и присадочной проволоки. Это упрощает сварку потолочных швов, поскольку уменьшено количество капель расплава, попадающих на защитный костюм оператора установки.

Тип материала заготовок	Толщина стыка, мм	Диаметр проволоки, мм	Скорость сварки, мм/мин	Сила тока в цепи, А	Напряжение дугового разряда, В	Рекомендуемая газовая смесь
Углеродистая сталь	3,0	1,0	от 280 до 520	до 160	17-19	Аргон с примесью углекислоты и кислорода (соотношение 86, 12 и 2% соответственно)
	10,0	1,2	от 300 до 450	до 160	17-18	Смесь Ar (82%) и кислорода (18%)
Легированная сталь	6,0	1,2	до 650	не более 250	25-29	Смесь гелия, Ar и двуокиси углерода (55, 43 и 2% соответственно)
	10,0	1,2	до 450	не выше 150	16-19	Соединение He (38%) с Ar (60%) и CO2 (2%)
Алюминиевый сплав	1,6	1,0	до 600	70-100	17-18	Соединение He (85%) с Ar (13%) и CO2 (2%)
	3,0	1,2	до 700	105-120	17-20

Расход газа при выполнении сварочных работ

Расход газовой защитной смеси, измеряемый в литрах в минуту, регулируют вручную с помощью ротаметра. Рекомендуется устанавливать параметр (в л/мин), соответствующий диаметру горелки (в мм). При использовании бытового или полупрофессионального оборудования затраты составляют не более 10-15 л/мин. Увеличение параметра приводит к насыщению расплава газовыми пузырями, а при чрезмерной экономии происходит разрушение защитного потока с последующим проникновением атмосферного воздуха в рабочую зону.

Экологическая безопасность

При использовании смеси для сварки полуавтоматом необходимо:

1. Оборудовать рабочее место системой принудительного отвода газов и паров металла. Откачиваемый воздух следует пропускать через фильтры, снижающие количество вредных выбросов в атмосферу. Тип фильтра должен соответствовать используемой защитной среде.
2. Поскольку при дуговой сварке образуется ультрафиолетовое излучение, то вокруг рабочей зоны требуется установить защитные экраны.
3. Оборудование должно иметь герметичные вентили, редукторы и шланги (для сокращения расхода материала и недопущения выбросов газа в атмосферу).

Все сварочные работы необходимо выполнять в защитном костюме и маске со стеклом. Дополнительно используют индивидуальный дыхательный аппарат или респиратор, который защищает легкие от вредного воздействия веществ, образующихся при сварке. Для повышения безопасности персонала и снижения негативного влияния на окружающую среду необходим периодический контроль состава и качества используемой смеси.

Читайте также:

  
• Сварочный аппарат fubag in 160 не включается
  
• Сварочные работы вредные и опасные факторы
  
• Как устроен сварочный аппарат
  
• Выпрямитель сварочный вд 306 м1
  
• Сварочный аппарат из статора электродвигателя