Сварка в защитных газах: Сварка в защитных газах

alexxlab | 17.10.1978 | 0 | Разное

Содержание

Сварка в среде защитных газов : режимы, технология, применение, способы

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:

Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
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.

Скачать ГОСТ 14771-76

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.

Подготовленная кромка

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.

Агрегаты:

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.

Аппарат Импульс-3

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.

Техника безопасности

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

Сварка в среде защитных газов

Газы – защитники на страже качества и красоты. Практически два века электросварка уверенно удерживала лидирующие позиции в сфере создания металлоконструкций, при необходимости дополняясь газовой сваркой. В последние десятилетия все активнее применяются альтернативные варианты соединения металлов посредством плавления. На смену традиционным разновидностям приходит более современный гибрид, вобравший в себя лучшее от каждой из них – сварка в среде защитных газов (ГОСТ был разработан в СССР в 1980 году). Она активно теснит другие методы, обладая высокими характеристиками и большой областью применения.

Соединение металла сваркой в среде газа

Дуговая сварка в защитных газах

Принцип действия

Сварка в защитных газах базируется на дуговом варианте, при котором электрическая дуга, вызывающая плавление свариваемых материалов, образуется от взаимодействия поверхности металла и электрода. Отличием от стандартного дугового процесса является введение в зону плавления (в сварную ванночку) защитных газов (одного или смеси), которые вытесняют из нее составляющие воздуха: кислород, азот и другие газы, отрицательно влияющие на параметры соединения и качество шва.

В защитных газах происходит максимально чистое соединение без примесей. Шов получается однородным, гладким и полностью соответствует показателям, которых требует ГОСТ. Толщина свариваемых поверхностей варьируется от десятых долей миллиметров и до десятков. Используемая в качестве главного элемента дуга дала второе название этому способу соединения металлов – дуговая сварка в защитных газах.

Варианты выполнения работ

Широкое применение сварка с использованием защитных газов приобрела не только благодаря высоким показателям, но и ввиду своей универсальности: она может выполняться несколькими способами, в зависимости от назначения конструкции, ее габаритов, материалов и зоны применения: бытовая или производственная. Технология сварки в защитных газах подразделяется на три категории.

Автоматический способ: с использованием специальной робототехники без участия специалиста.

Полуавтоматический способ: используются определенное устройство для равномерной подачи присадочного материала с участием в процессе работы сварщика.
Ручной способ: все операции проводятся сварщиком.

Автоматическая сваривание деталей

Используемые газы

Сварка в защитных газах производится с применением нескольких их разновидностей.

Одноатомные, инертные газы, не взаимодействующие с металлами: аргон, гелий. Чистоту и показатели газов контролирует ГОСТ. Не представляют опасности при соблюдении элементарной техники безопасности.
Активные двухатомные газы, взаимодействующие с металлами: азот, водород, углекислый газ. Ввиду взрывоопасности требуют повышенной осторожности при использовании.
Смеси газов: в основном смесь аргона с другими газами в процентном соотношении.

Наиболее распространена сварка в среде аргона и углекислого газа (особенно в бытовом применении), что объясняется физическими свойствами этих защитных газов и их доступностью. Гелий позволяет получать лучшее качество шва, но слишком дорогой для обычного применения и используется для самых тонких металлов на предприятиях. Азот и водород используются ограниченно, ввиду взаимодействия с большинством металлов. Типы соединений регламентирует ГОСТ.

Варианты защиты

Различается три варианта подачи защитных газов в зону сварки.

Полная защита свариваемого объекта в специальной камере с атмосферным контролем. Особенно актуальна в серийном производстве для объектов со сложными швами.
Защита конкретно зоны сварочной ванны посредством местных камер.
Струйная защита сварочной зоны постоянным обдувом с использованием горелки с длинным соплом, которую перемещают вдоль ванны и остывающих частей шва. Самый распространенный вариант на стройках и в бытовом применении, благодаря удобству исполнения и доступности оборудования.

Классификация

На базе основных физических явлений технология сварки в защитных газах классифицируется по двум признакам:

Сварка неплавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах материал электрода не становится элементом соединения, он служит исключительно для возбуждения дуги. Шов образуется посредством плавления кромок свариваемого металла и присадки. Расход электрода вызван испарением или оплавлением при избыточных показателях тока. Изготавливаются неплавящиеся электроды из вольфрама с присадками.
Сварка плавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах электродный материал тоже плавится и становится элементом шва. Плавящиеся электроды могут использоваться в качестве присадочной проволоки, если выпущены по ГОСТ 2246–70 или из соответствующего свариваемым металла.

Сварка плавящимся электродом в газовой среде

Достоинства

Процесс сварки в защитных газах предпочтительнее других способов благодаря массе положительных моментов.

Эффективная защита сварной ванны (особенно в инертных защитных газах).
Темпы работ. Скорость выше в несколько раз относительно дугового способа соединения.
Контроль. Можно напрямую следить за дугой и ванной.
Универсальность. Технология сварки допускает работу в любых плоскостях.
Чистота шва. Отсутствует необходимость зачистки при выполнении нескольких слоев. При этом полностью соблюдается ГОСТ.
Узконаправленное термическое воздействие. Возникающие в процессе сварки деформации сведены к минимуму.
Диапазон применения. Возможность соединения металлов различной толщины: от самых тонких металлов до нескольких сантиметров.
Декоративность. Получаемые швы отличаются хорошим внешним видом (гладкие, ровные).

Недостатки

Не бывает в мире совершенства, даже такая положительная сварка имеет отрицательные стороны.

Дороговизна. Технология предусматривает наличие специального газового оборудования, и газов, что увеличивает себестоимость работ.

Требовательность. Сварка с применением защитных газов сама нуждается в организации защитных приспособлений, чтобы летучие газы не выдувались атмосферным воздействием (при работе на открытой местности). В закрытых помещениях данный фактор менее важен.

Применение

Способ сварки в среде защитных газов применяют для сложных конструкций с повышенными требованиями к прочности и выносливости. Соединение всевозможных трубопроводов, деталей автомобилей, в промышленности и подобное. Сваривают цветные и черные металлы и их сплавы. Наиболее востребована способ соединения алюминия, нержавеющей стали, магния, циркония, титана и их сплавов. При этом используются определенные газы для определенных металлов.

Инертные газы: соединение быстро окисляющихся металлов и сплавов алюминия, титана, магния, высоколегированных хромоникелевых и никелевых сплавов.

Углекислый газ: соединение легированных и углеродистых сталей.

Азот: соединение меди.

Смесь аргона с водородом (5 – 10%): магний, алюминий.

Дуговая сварка в защитном газе: описание технологии, режимы, способы

Дуговая сварка в защитном газе представляет собой метод, который значительно повышает качество результата работы. Эта технология имеет ряд особенностей. Прежде чем применять ее, мастер должен ознакомиться с основами дуговой сварки, которая проводится в среде защитных газов. Об особенностях этой технологии будет рассказано далее.

Особенности методики

Одним из подвидов дугового соединения металлических изделий, заготовок является дуговая сварка в защитных газах. ГОСТом регламентирован процесс, во время которого в точку плавления подается газ. Это может быт аргон, кислород, азот или прочие разновидности. Существуют определенные особенности подобного процесса.

Каждый сварщик знает, что качество сварного шва зависит не только от умений мастера, а еще и от условий в точке плавления. В идеальном случае здесь должны присутствовать только электрод и присадочные материалы. Если сюда попадают иные элементы, они способны оказать негативное воздействие на сварку. Место спайки будет из-за этого недостаточно прочным.

Технология ручной дуговой сварки в защитном газе появилась еще в 1920 году. Применение подобных субстанций позволяет сделать швы без шлака. Они характеризуются высокой чистотой, не покрываются микротрещинами. Этот метод активно применяется в промышленности при создании разных элементов из металла.

Особые пропорции защитных газов позволяют снять напряжение в зоне расплава. Здесь не возникают поры, что заметно повышает качество спайки. Шов становится прочнее.

В промышленных условиях в ходе сварочных работ применяют стержни, смешанные с аргоном и диоксидом углерода. Благодаря такой комбинации дуга становится постоянной, оберегая зону расплава от сквозняков. Это позволяет соединить тонкие листы металла.

Если же требуется выполнить глубокую проплавку, смешивают углекислый газ и кислород. Этот состав обладает окислительными свойствами, защищает шов от пористости. Существует множество методик, которые предполагают применять разные газы в ходе сварочных работ. Выбор зависит от особенностей проведения этого процесса.

Техника сварки

Существуют разные режимы дуговой сварки в среде защитного газа. Применяется две основные методики. Первая из них предполагает применение плавящихся шпилей. По ним проходит ток, а стержень из-за этого расплавляется, образуя прочный шов. Этот материал обеспечивает прочное соединение.

Вторая методика предполагает проведение дуговой сварки в защитном газе неплавящимся электродом. В этом случае ток также проходит по стержню, но материал соединяется благодаря расплавлению краев металлических деталей, заготовок. Материал электрода не становится частью шва.

В ходе проведения подобных манипуляций применяются разные газы:

Инертные. Такие субстанции не имеют запаха и цвета. У атомов присутствует плотная оболочка из электродов. Это обуславливает их инертность. К инертным газам относятся аргон, гелий и т. д.
Активные. Растворяются в металлической заготовке, вступая с ней в реакцию. К таким средам относятся диоксид углерода, водород, азот и т. д.
Комбинированные. В ходе определенных процессов нужно применять обе разновидности газов. Поэтому сварка проходит в среде как активных, так и инертных газов.

Чтобы выбрать газовую среду, учитывают состав металла, экономичность самой процедуры, а также свойства спайки. Могут учитываться и прочие нюансы.

В ходе применения инертных газов устойчивость дуги повышается, что позволяет выполнить глубокую расплавку. Подобные вещества подаются в зону расплава несколькими потоками. Если он идет параллельно стержню, это центральный поток. Также есть боковые и концентрические струи. Также газ может подаваться в подвижную насадку, установленную над рабочей средой.

Стоит отметить, что при дуговой сварке, которая происходит в газовой ванне, тепловые параметры приемлемые для производства шва требуемой модели, качества и размера. Выбор режима Чтобы соответствовать требованиям ГОСТ, дуговая сварка в защитных газах может проводиться в разных режимах. Для этого в большинстве случаев требуется применение инверторов полуавтоматического типа. При помощи такой аппаратуры становится возможным регулировать поток электричества, его напряжения.

Инверторные полуавтоматы служат источником питания. Они могут отличаться мощностью, а также опциями. Эксплуатационные качества зависят от модели. Для большинства стандартных операций, в ходе которых не требуется проведение сварки толстых или нечасто используемых сплавов, применяются простые аппараты.

Автоматическая дуговая сварка в среде защитных газов различается массой параметров:

Радиус проволоки.
Диаметр проволоки.
Сила электричества.
Напряжение.
Скорость подачи контакта.
Расход газа.

Существующие полуавтоматические режимы дуговой сварки в защитных газах также разделяют на локальные и общие. В первом случае защитный газ поступает из сопла в зону сварки. Этот вариант применяется чаще. При помощи локальной сварки можно соединить разные материалы, но результат не всегда может быть удовлетворительным.

При использовании локальной подачи газа в зону расплава может попадать воздух. Это снижает качество шва. Чем больше заготовка, которую нужно сварить, тем хуже будет результат при использовании такой методики.

Если нужно сварить крупногабаритные детали, применяются камеры, в которых регулируется атмосфера. Из них откачивается воздух, создается вакуум. Дальше в камеру закачивают нужный по технологии газ. При помощи дистанционного управления производится сварка.

Подготовка к сварке

Чтобы правильно выполнить процедуру соединения металлических заготовок, нужно понимать сущность дуговой сварки в защитном газе. Сварка требует правильной подготовки. Эта процедура всегда одинаковая, независимо от технологии сварки. Сначала кромкам придают правильную геометрию. Это определяется ГОСТом 14771-76.

Механизированная дуговая сварка в защитном газе применяется для полной проварки сплава, что позволяет полностью соединить края заготовки. Зазора между ними не остается. Если же присутствует определенный отступ, разделка краев, проварку можно провести для заготовки, толщина которой не превышает 11 мм.

Для увеличения производительности в процессе автоматической сварки проводится разделка краев заготовок без откосов.

После проведения сварки в углекислом газе потребуется очищать всю плоскость шва от грязи и шлака. Чтобы загрязнение было менее значительным, поверхности обрабатывают особыми составами. Чаще всего это аэрозоли, которые распыляют на металл. Ждать его высыхания не нужно.

В ходе последующей сборки применяются стандартные запчасти, например, клинья, прихватки, скобы и т. д. Конструкция перед началом работы требует тщательного осмотра.

Преимущества и недостатки

Ручная и автоматическая дуговая сварка в защитных газах имеет как преимущества, так и недостатки.

К положительным качествам этого метода относятся:

Качество шва получается очень высокое. Этого не могут обеспечить иные методики сварки.
Большинство защитных газов стоит относительно недорого, поэтому процесс сварки не удорожается сильно. Даже дешевые газы обеспечивают качественную защиту.
Опытный сварщик, который ранее применял иные методики, легко освоит и эту технологию, поэтому поменять специфику маневров сможет даже крупное предприятие с большим количеством сотрудников в штате.
Процесс универсальный, позволяет сварить как тонкие, так и толстые листы металла.
Производительность высокая, что положительно сказывается на результатах работы производства.
Методика применяется не только для сварки черных, но и цветных металлов и сплавов.
Процесс сварки при использовании газовой защитной ванны легко поддается модернизации. Его можно переделать из ручного в автоматический.
Процесс сварки можно приспособить ко всем тонкостям производства.

Автоматическая и ручная дуговая сварка в среде защитных газов имеет и определенные недостатки:

Если сварка производится на открытом участке, нужно обеспечить хорошую герметичность камеры. В противном случае защитные газы могут выветриваться.
Если же сварка проводится в помещении, здесь обязательно должна быть обустроена качественная система вентиляции.
Некоторые разновидности газов стоят дорого (например, аргон). Это повышает себестоимость продукции, удорожает весь процесс производства.

Разновидности газов

Дуговая сварка в среде защитных газов производится в разных средах. Они могут быть активными или инертными. К последним относятся такие вещества как Ar, He и прочее. Они не растворяются в железе, не вступают с ним в реакцию.

Инертные газы применяют для сварки алюминия, титана и прочих популярных материалов. Дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом применяется для стали, которая плохо поддается плавлению.

Активные газы также применяются в ходе проведения подобных работ. Но в этом случае чаще используют дешевые разновидности, например, азот, водород, кислород. Одним из самых популярных веществ, которые применяются в ходе сварки, является двуокись углерода. По цене это самый выгодный вариант.

Особенности газов, чаще всего применяемых в ходе процесса сварки, следующие:

Аргон не воспламеняется, а также не взрывоопасен. Он обеспечивает качественную защиту сварного шва от неблагоприятных внешних воздействий.
Гелий поставляется в баллонах с повышенной устойчивостью к давлению, которое здесь достигает 150 атм. Сжижается газ при очень низкой температуре, достигающей -269ºС.
Двуокись углерода является неядовитым газом, который не имеет запаха и цвета. Это вещество добывают из дымовых газов. Для этого применяется специальное оборудование.
Кислород является веществом, которое способствует горению. Его получают при помощи охлаждения из атмосферы.
Водород при контакте с воздухом становится взрывоопасным. При обращении с таким веществом важно соблюдать все требования безопасности. Газ не обладает цветом и запахом, помогает процессам воспламенения.

Особенности сварки в углекислоте, азоте

Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом проводится при использовании углекислоты. Это самая дешевая методика, которая сегодня пользуется большим спросом. Под воздействием сильного нагрева в зоне плавления СО₂ превращается в СО и О. Чтобы уберечь поверхность от окислительной реакции, в проволоке присутствуют кремний и марганец.

Это также приводит к некоторым неудобствам. Кремний и марганец вступают между собой в реакцию, образуя шлак. Он проступает на поверхности шва, требуя устранения. Это выполнить несложно. На качество сварного шва это обстоятельство никакого воздействия не имеет.

Перед началом работы из баллона удаляют воду, для чего его переворачивают. Это нужно делать с определенной периодичностью. Если не выполнить такую манипуляцию, шов станет пористым. Его прочностные качества будут невысокими.

Дуговая сварка в защитном газе может выполняться при помощи азота. Эта технология применяется для спайки медных заготовок или деталей из нержавейки. С этими сплавами азот не вступает в химическую реакцию. В ходе проведения сварки применяются графитовые или угольные электроды. Если применять для этих целей вольфрамовые контакты, это вызывает их перерасход.

Важно правильно настраивать оборудование. Это зависит от сложности сварки, типа материала и прочих условий. Чаще всего применяется оборудование с напряжением 150-500 А. Оно создает дугу 22-30 В, а расход газа при этом составляет 10 л/мин.

Процесс сварки

Дуговая сварка в защитном газе является эффективной методикой. Но чтобы этого добиться, мастер должен выполнять все требования, выдвигаемые стандартами к этому процессу. Эта методика несколько отличается от иных техник, что мастер должен обязательно учитывать.

Сначала металл готовят для проведения процесса сварки. При использовании такой технологии эта процедура оказывает меньшее воздействие на результат, но проводить ее нужно. Далее проводится настройка оборудования в соответствии с параметрами сварки. Учитывается толщина и тип материала.

Когда оборудование будет готово, производится розжиг дуги. При этом подпаливают пламя горелки. Некоторые разновидности сварки предполагают проведение предварительного прогрева заготовки. Для этого сначала включают горелку, при помощи которой производится предварительная обработка металла.

Когда вокруг дуги начнет образовываться сварочная ванна, начинают подавать проволоку. Для этого оборудование оснащают специальным подающим устройством. Оно поставляет проволоку в зону расплава с определенной скоростью. Если нужно сделать длинный шов, это удобно, так как дугу не придется разрывать. Для этого применяется неплавкий электрод, который поддерживает дугу длительное время.

Если сварка происходит при использовании постоянного тока, его полярность должна быть обратной. Это сокращает вероятность разбрызгивания, но повышается расход металла. Коэффициент наплавления при использовании подобной методики заметно снижается. При прямой полярности он возрастает в 1,5 раз.

Ванну желательно вести слева направо (если мастер правша). Так будет видно процесс формирования шва. Также все действия нужно выполнять по направлению к себе. Шов создается просто, от мастера требуется только ровно вести аппарат на перманентной скорости.

Дуга отрывается от заготовки в обратном направлении относительно движения сварки. В некоторых случаях после такой манипуляции может потребоваться дополнительный прогрев.

Оборудование

Дуговая сварка в защитном газе производится при помощи специального оборудования. Оно применяет стандартные источники электропитания, а также обладает функцией регулировки напряжения.

Агрегаты для сварки оснащаются устройством, передающим проволоку. Также здесь предусмотрены узлы для подачи газов в зону плавления при помощи шлангов из баллонов. Процедура сварки производится при постоянной высокой частотности тока. От правильности регулировки зависит стабильность дуги. Также настраивается скорость подачи проволоки. Наиболее популярными агрегатами для проведения подобной сварки являются:

«Импульс 3А». Применяется для сварки алюминия, но недостатком является малая функциональность прибора. Его также можно применять для сварки черных металлов, а также создания потолочных швов.
«ПДГ-502». Применяется для проведения спайки в углекислом газе. Аппарат надежный и производительный. Работает от сети как 220 В, так и 380 В. Электричество может регулироваться от 100 А до 500 А.
«УРС 62А». Применяется при сварке в полевых условиях. Преимущественно используется для сварки алюминия, но может и обработать титан.

Средства защиты

Сварочные работы при использовании газа отличаются высокой степенью опасности, особенно при использовании взрывоопасных веществ. Поэтому сварщик должен применять в работе индивидуальные средства защиты. Они должны закрывать кожу, глаза, не позволять мастеру вдыхать вредные пары.

Даже если проводится кратковременная сварка в собственном гараже, мастер должен применять специальную маску, респиратор и термоустойчивые краги. В этом случае работа будет выполняться в безопасном режиме, что также сильно отражается на качестве результата.

Дуговая сварка в защитных газах

Оборудование орбитальной сварки из Германии! Низкие цены! Наличие в России! Демонстрация у Вас.
Orbitalum Tools – Ваш надежный партнер в области резки и торцевания труб, а так же автоматической орбитальной сварки промышленных трубопроводов.

Виды сварки – Дуговая сварка в защитных газах

Сварка в защитных газах — один из распространенных способов сварки плавлением. По сравнению с другими способами он имеет ряд преимуществ, из которых главные: возможность визуального, в том числе и дистанционного, наблюдения за процессом сварки; широкий диапазон рабочих параметров режима сварки в любых пространственных положениях; возможность механизации и автоматизации процесса, в том числе с применением робототехники; высокоэффективная защита расплавленного металла; возможность сварки металлов разной толщины в пределах от десятых долей до десятков миллиметров.

Определения, классификация и основные схемы

Сварка в защитных газах (СЗГ) — общее название разновидностей дуговой сварки, осуществляемой с вдуванием через сопло горелки в зону дуги струи защитного газа. В качестве защитных применяют: инертные (Аr, Не), активные (СO₂, O₂, N₂, Н₂) газы и их смеси (Аr+СO₂+O₂, Аr+O₂, Аr+ +СO₂ и др.).

Разновидности СЗГ можно классифицировать по таким признакам, как: тип защитных газов, характер защиты в зоне сварки, род тока, тип электрода и т. д. (рис. 2.1). По совокупности основных физических явлений процесс дуговой сварки в защитных газах можно классифицировать по двум основным схемам — это сварка неплавящимся (СНЭЗГ) (рис. 2.2, а) и плавящимся (СПЭЗГ) (рис. 2.2,б) электродами.

Сварочная дуга в среде защитных газов характеризуется относительно большим разрядным током (от 5 до 500 А и выше) и низким катодным падением напряжения.

Для сварки неплавящимся электродом применяют в основном инертные газы Аr и Не, а также их смеси в любом соотношении. Эти газы, особенно Не, обладают высокими потенциалами ионизации, что затрудняет первоначальное возбуждение дуги. Однако напряженность электрического поля (E) в столбе дуги в инертных газах имеет сравнительно низкое значение и поэтому дуговой разряд в инертных газах отличается высокой стабильностью. При сварке плавящимся электродом напряжение дуги и стабильность ее существования существенно зависят от состава защитного газа (рис. 2.3).

Повышение напряжения дуги с увеличением концентрации молекулярных газов (Н₂, N₂, O₂ и СO₂) объясняется интенсивным охлаждающим действием этих газов в связи с затратами энергии на диссоциацию и отводом теплоты за счет высокой теплопроводности. Увеличение напряжения дуги приводит к снижению ее устойчивости.

Защитные газы

Инертные газы

Практически полностью нейтральными по отношению ко всем свариваемым металлам являются инертные одноатомные газы. Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов и сплавов, а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по составу с основным и присадочным металлами.

В сварочном производстве используемый аргон поставляется в газообразном (табл. 2.1) и в жидком состояниях. Газообразный аргон отпускают, хранят и транспортируют в стальных баллонах (по ГОСТ 949—73) или автоцистернах под давлением 15±0,5 или 20±1,0 МПа при 293 К.

При поставке аргона в баллонах (поГОСТ 949—73) вместимостью 40 дм3 объем газа в баллоне составляет 6,2 м³ (при номинальном давлении 15 МПа и 293 К).

Гелий для сварки поставляется по ТУ 51-689—75 трех сортов: марки А, Б и В (табл. 2.2). Транспортируют и хранят гелий в стальных баллонах вместимостью 40 дм³ в газообразном состоянии при давлении 15 МПа или в сжиженном состоянии при давлении до 0,2 МПа. Стоимость гелия значительно выше, чем аргона, поэтому его применяют в основном при сварке химически чистых и активных металлов и сплавов. Применение гелия обеспечивает получение большей глубины проплавления (благодаря высокому значению потенциала ионизации), поэтому его применяют иногда в тех случаях, когда требуется усиление проплавляющей способности дуги или получение специальной формы шва.

Активные защитные газы

В качестве активных защитных газов при сварке широко используют углекислый газ. К активным газам могут быть отнесены также азот и водород, используемые в некоторых сварочных процессах как составная часть защитного газа.

В сварочном производстве азот иногда используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. По отношению к большинству других металлов азот является активным газом, часто вредным, и его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить.

Водород в сварочном производстве используют достаточно редко для атомноводородной сварки и дуговой сварки в смеси (Аr+Н₂ до 12%). Водород используют только в специальных областях сварки, поскольку он играет важную роль в металлургических процессах сварки. Ввиду возможности образования взрывоопасной смеси между водородом и воздухом при работе с ним следует строго соблюдать требования техники безопасности.

Смеси газов

В ряде случаев для расширения технологических возможностей дуговой сварки целесообразно применять смеси аргона и гелия. Добавка гелия способствует повышению проплавляющей способности дуги.

1. Смесь Аr+(10÷30% N₂). Добавка N₂ к аргону также способствует повышению проплавляющей способности дуги. Эту смесь применяют при сварке меди и аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.

2. Смесь Аr+(1÷5% O₂). Примесь кислорода к аргону понижает критический ток, при котором капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет несколько увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла. Аргонокислородную смесь применяют для сварки малоуглеродистой и легированной стали.

3. Смесь Аr+(10÷20% СO₂). Углекислый газ при сварке малоуглеродистой и низколегированной стали способствует устранению пористости в сварных швах. Добавка СO₂ к аргону повышает стабильность дуги и улучшает формирование шва при сварке тонколистовой стали.

4. Тройная смесь 75% Аr — 20 % СO₂—5% O₂ обеспечивает высокую стабильность дуги с плавящимся электродом при сварке стали, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

При отсутствии готовых газовых смесей смешивание газов можно осуществлять на сварочном посту. Состав смеси, подаваемой в горелку, регулируется изменением расхода газов, входящих в смесь. Расход каждого газа регулируется отдельным редуктором и измеряется ротаметром типа РС-3.

Способы газовой защиты

По отношению к электроду защитный газ можно подавать центрально или сбоку. Защиту сварочной ванны газом, истекающим из горелки, принято называть струйной. Струйная защита относится к наиболее распространенному способу местной зашиты при сварке. Качество струйной защиты зависит от конструкции и размеров сопла, расхода защитного газа и расстояния от среза сопла до поверхности свариваемого металла. Наилучшая защита расплавленного металла обеспечивается при ламинарном характере истечения газового потока из сопла горелки.

Ориентировочные данные для подсчета расхода аргона на 1 м шва при сварке в нормальных условиях без сносящих потоков приведены в табл. 2.3 и 2.4.

При нормировании расхода газа следует резервировать 15% его количества на продувку газопровода перед началом работы, на неиспользуемый остаток в баллоне (0,3—0,4 МПа), на сварку контрольных образцов и на подварку дефектов сварных швов.

Расход гелия рекомендуется определять по нормативам на расход аргона, вводя поправочный коэффициент 1,3.

Способы сварки

Для расширения диапазона свариваемых толщин, увеличения производительности процесса сварки в защитном газе и повышения качества сварных соединений разработан ряд специальных способов.

Особенности сварки разных металлов и сплавов

Сварка сталей

Сварка малоуглеродистых и низколегированных сталей в инертном газе применяется редко, так как эти стали хорошо свариваются под флюсом и в углекислом газе.

Высокие технологические свойства при сварке сталей обеспечиваются при добавке к аргону до 1—5 % кислорода. Кислород способствует увеличению плотности металла шва, улучшению сплавления, уменьшению подрезов и увеличению производительности процесса сварки.

Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей может также применяться аргон с добавкой 10—20 % углекислого газа. Углекислый газ способствует устранению пористости в швах и улучшению формирования шва.

Высоколегированные стали успешно свариваются в инертных газах и их смесях. При этом обеспечивается высокая стабильность дуги и минимальный угар легирующих элементов. Химический состав металла шва регулируется за счет применения проволоки нужного состава. Стали, в состав которых входят элементы с высокой активностью к кислороду (алюминий, титан, цирконий и т. п.), свариваются в среде инертных газов. Ориентировочные режимы автоматической и полуавтоматической сварки стыковых соединений толщиной 4— 10 мм на постоянном токе приведены в табл. 2.11.

Сварка меди и медных сплавов

Медь (Технология сварки меди и ее сплавов) хорошо сваривается в аргоне, гелии и азоте, а также в смеси аргона с гелием и азотом. С целью экономии аргона и повышения производительности целесообразно использовать смесь аргона с азотом (70—80 % аргона и 30—20% азота). Азот способствует увеличению глубины проплавления меди.

Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления по кромкам детали подогреваются до 470—770 К. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине меди более 4 мм, а в азоте — более 8 мм. Величину сварочного тока выбирают исходя из диаметра вольфрамового электрода, состава защитной смеси и рода тока. При этом сварка может выполняться как на переменном, так и на постоянном токе обратной полярности.

При сварке латуней, бронз и медноникелевых сплавов предпочтительнее использовать вольфрамовый электрод. При этом испарение цинка и олова будут значительно меньше, чем при сварке плавящимся электродом. Присадочный металл, а иногда и кромки, подлежащие сварке, очищаются травлением. Для этого применяют раствор, состоящий из 75 см³/л HNO₃, 100 см³/л H₂SO₄ и 1 см³/л НСl.

Некоторые режимы сварки стыковых соединений меди в нижнем положении приведены в табл. 2.12.

Сварка алюминиевых и магниевых сплавов

Эти сплавы обладают высокими значениями электропроводности, теплопроводности, а также скрытой теплоты плавления. Трудность сварки этих сплавов заключается в наличии на их поверхности тугоплавкой оксидной пленки, которая препятствует сплавлению металла сварочной ванны с основным металлом и, кроме того, остается в шве в виде неметаллических включений. При сварке на токе обратной полярности происходит катодная очистка свариваемых поверхностей в зоне воздействия дуги. Однако действием разрядного тока может быть разрушена лишь сравнительно тонкая пленка оксида. Толстую пленку оксида алюминия перед сваркой необходимо удалять механическим или химическим путем. Особо важно удалять оксидную пленку с поверхности электродной проволоки малого диаметра (из алюминиевых и магниевых сплавов). Это объясняется тем, что на поверхности оксидной пленки хорошо сорбируется влага, которая, диссоциируя в дуге, приводит к насыщению металла шва водородом и увеличению его пористости. Характер образования пористости зависит также и от химического состава сплава. При сварке алюминий-магниевых сплавов пленка оксидов имеет большую, чем у чистого алюминия, толщину и удерживает больше влаги.

Термически упрочняемые сплавы системы Аl—Mg—Si (марок АВ, АКБ, АКБ) обладают повышенной склонностью к образованию горячих трещин, что определяется наличием легкоплавких эвтектик, расширяющих температурный интервал твердожидкого состояния. Для уменьшения склонности к горячим трещинам этих сплавов целесообразно применять присадки, содержащие 4—6 % Si.

Влияние на качество сварных соединений оказывает выбор конструктивных элементов разделки кромок, которые определены ГОСТ 23949—80.

Накопленный опыт применения сварки конструкций из алюминиевых сплавов позволил отработать режимы, обеспечивающие высокое качество сварных соединений (табл. 2.13 и 2.14).

Сварка химически активных и тугоплавких сплавов

К числу основных затруднений, встречающихся при сварке титановых, циркониевых, молибденовых, никелевых и других тугоплавких сплавов, относится большая химическая активность металла при высокой температуре (особенно в расплавленном состоянии) по отношению к газам (кислороду, азоту, водороду). Поэтому при сварке требуется защита от воздуха не только расплавленного металла, но и участков твердого металла, нагретого до температуры выше 660 К. Обычно это достигается применением специальных приставок длиной до 500 мм и подачей газа с обратной стороны шва через специальные подкладки. При сварке используется аргон только высшего сорта или гелий марки А.

Наиболее надежную и стабильную защиту зоны сварки обеспечивают камеры с контролируемой атмосферой, где в качестве защитной среды используют спектрально чистый или высшего сорта аргон, а также вакуумные камеры, давление в которых не превышает (6—8)*10^-2 Па.

Во избежание излишнего перегрева околошовных участков при дуговой сварке, например титана и циркониевого сплава, ограничивают уровень сварочного тока. Максимальная его величина при сварке титана поверхностной дугой вольфрамовым электродом обычно ≤300 А. При этом можно сваривать без разделки кромок за один проход сплавы толщиной 3—4 мм.

Дуговой сваркой в вакууме благодаря высокой концентрации тепловой мощности дугового разряда с полым катодом удается соединять без разделки кромок за один проход титановые сплавы толщиной 8—10 мм. Стыковые соединения титановых сплавов больших толщин выполняют многослойной сваркой с разделкой кромок и подачей присадочной проволоки. Режимы сварки в аргоне стыковых соединений титана приведены в табл. 2,15, 2.16.

Волченко В.Н. “Сварка и свариваемые материалы. том 2”

См. также:

Дуговая сварка в защитных газах

При дуговой сварке в защитном газе электрод, дуга и сварочная ванна защищены от воздействия окружающего воздуха струей защитного газа. В качестве защитных газов применяют инертные газы (аргон, гелий) и активные газы (углекислый газ, азот, водород и др.), для чего используют иногда смеси двух газов и более. Наибольшее применение нашли аргон и углекислый газ.

Аргонодуговая сварка. Сварку в защитном газе аргоне осуществляют неплавящимися и плавящимися электродами. Сварку неплавящимся (вольфрамовым) электродом ведут на постоянном токе прямой полярности (см. рис.). В этом случае дуга легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 12.. .18 В. При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость ее горения и снижается стойкость электрода.

Однако при обратной полярности под воздействием дуги с поверхности свариваемого металла удаляются оксиды. Это свойство дуги используют при сварке алюминия, магния и их сплавов, применяя для питания дуги переменный ток.

При сварке неплавящимся электродом на переменном токе сочетаются преимущества дуги на прямой и обратной полярностях. Для повышения эффективности и устойчивости процессов питание дуги переменным током осуществляют от специальных источников тока. Сварку в аргоне плавящимся электродом выполняют на автоматах или в виде механизированного варианта. Нормальное протекание процессов и хорошее формирование шва достигается при высоких плотностях тока (100 А/мм2 и более), при этом перенос расплавленного металла с электрода становится мелкокапельным или струйным, обеспечивается глубокое проплавление основного металла, формирование плотного шва с ровной и чистой поверхностью и разбрызгивание в допустимых пределах. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. В данном случае дуга горит устойчиво, так как ее электрические свойства в значительной мере определяются наличием ионизированных атомов металла электрода в столбе дуги.

Дуговая сварка в углекислом газе. Сварку в углекислом газе выполняют только плавящимся электродом на повышенных плотностях постоянного тока обратной полярности. Такой режим обусловлен теми же особенностями переноса электродного металла и формирования шва, которые свойственны сварке плавящимся электродом в аргоне.

При использовании СО2 в качестве защитного газа необходимо учитывать металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием СО2.

При высоких температурах сварочной дуги С02 диссоциирует на СО и атомарный кислород О, который окисляет свариваемый металл и легирующие элементы. Окислительное действие кислорода нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей марганца и кремния. Они восстанавливают железо из закиси FeО, а образующиеся окислы SiO2 и MnО всплывают на поверхность сварочной ванны и переходят в шлак. Поэтому для сварки в СО2 углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием этих элементов (Св-10ГС, Св-08Г2С).

Сварка в углекислом газе в ряде случаев рентабельнее ручной дуговой и некоторых видов сварки под флюсом. Она обладает высокой производительностью, большой проплавляющей способностью, малой токсичностью и низкой себестоимостью.

А если вам нужен крепеж, обращайтесь в компанию https://www.manufacture.su/. Это молодая производственная компания решит любые ваши вопросы по крепежу. Продукция «МеталлПроектСтрой» охватывает любые задачи, выполняемые крепежом.

Кроме статьи “Дуговая сварка в защитных газах” смотрите также:

Плюсы и минусы сварки в защитных газах

Преимущества и недостатки сварки в защитных газах

Сварка – это процесс соединения двух металлических заготовок, который применяется как в быту, так и на производстве. Существует множество ее видов, один из самых распространенных подразумевает использование защитных газов. Важно заметить, что ремонт сварочного оборудования должны выполнять только сертифицированные специалисты. Это гарантирует не только высокое качество шва, но и безопасность оператора и окружающих.

Основные плюсы и минусы сварки в защитных газах

Специфическая среда оказывает значительное влияние на конечный результат работ. Так, свойства дуги и характеристики шва будут заметно отличаться от аналогичных показателей электрической сварки. При этом большую роль играет тип используемого газа.

Например, аргон позволяет создать фигурный шов за счет мягкости дуги. А гелий применяют тогда, когда необходимо, чтобы место сварки было практически незаметно, а также при обработке тонких листов металла. Однако гелий расходуется менее эффективно из-за своего низкого веса.

Когда необходимо соблюсти баланс между экономичностью и незаметностью шва, применяют углекислый газ. Он, к слову, является практически универсальным. С его помощью можно произвести сварку изделий из практически любых сплавов.

Стоит заметить, что тип газа не оказывает никакого влияния на выбор электрода. Он может быть как плавящимся, так и нет. Однако из-за высокой степени опасности газов следует не забывать о повышенной осторожности во время процесса сварки.

Итак, общие преимущества данной технологии:

высокое качество швов;
универсальность в плане обрабатываемых материалов и их толщины;
независимость результата от пространственного положения;
визуальный контроль шва во время его образования;
нет необходимости засыпать и убирать флюс, шлак;
оперативность;
возможность автоматизации;
дешевизна.

Существуют и недостатки сварки в защитных газах. Так, к ним стоит отнести наличие световой и тепловой радиации дуги. От данных негативных факторов следует надежно защищать оператора, что требуется дополнительных финансовых затрат. А вот ремонт таких сварочных аппаратов в целом ничем не отличается от других.

Преимущества сварки в среде защитных газов

Среди самых эффективных способов сваривания металлов выделяется сварка в защитных газах. Специальные газы, поступающие в область сваривания, предотвращают поступление воздуха, который оказывает негативное влияние на свойства соединения материалов.

Благодаря этому сварные швы получаются чистыми (без шлака), герметичными (без пор) и соответствуют заданным характеристикам при соблюдении рекомендаций ГОСТ 14771-76.

Ручной способ и сваривание в камере

Проводимая на аппаратах полуавтоматического типа, ручная дуговая сварка в защитном газе бывает двух видов: локальная и общая в камере. Самая распространенной является локальная защита в струе инертного газа, который истекает из сопла сварочной горелки.

Местная защитная среда позволяет варить изделия любой сложности и любых габаритов, но не дает стопроцентной гарантии. Надежная защита обеспечивается только в зоне ламинарного потока газа, где возникает турбулентность, происходит захват воздуха и в этой области качество шва резко падает. Поэтому задача сварщика заключается еще и в расположении сварочной ванны в зоне ядра потока.

Организация нейтральной среды в камере обеспечивает стопроцентную защиту и позволяет получить сварной шов требуемого качества.

В камере создается избыточное давление, где размещаются свариваемые детали и аппарат для сварки с проволокой. В камерах обычно производят сварку металлов высокой химической активности, типа молибдена или титана.

Сварку в защитном газе можно проводить плавящимся электродом и с таким же успехом – неплавящимся.

Достоинства и слабые места процесса

К преимуществам работы в защитной газовой среде можно отнести следующее:

качество шва значительно лучше, чем при использовании обычной электродуговой сварки;
часть защитных газов имеют невысокую стоимость, но все же обеспечивают высочайшее качество шва;
освоение данной технологии сварки не представляет никаких трудностей для сварщиков имеющих опыт работы с другим технологическим оборудованием;
в защитных газах может производиться сварка как тонкостенных, так и толстостенных заготовок;
процесс сварки идет с высокой производительностью;
значительно упрощается работа с алюминием, цветными металлами и их сплавами, коррозионностойкой сталью;
технология сваривания в защитной среде легко поддается механизации и автоматизации.

Недостатки у данной технологии имеются, но не так существенны. Для работы на открытом воздухе требуются защитные экраны для предотвращения сдувания потока газа с области сваривания.

При сварке в закрытых помещениях должна быть вентиляция или обеспечено проветривание. Аргон, применяемый в сварочных работах, имеет высокую стоимость.

Какие газы применяют

Для защиты от воздействия воздуха применяют газ, которые условно разделяют на две группы инертные и химически активные.

Инертные газы всем хорошо известны – аргон, гелий и их сочетание. Вытесняя воздух из зоны окружения свариваемых заготовок, они не реагируют с металлом и не растворяются в нем.

Их применяют при сваривании алюминия, магния, титана и сплавов. В специальной литературе такой вид сварки с защитной средой из инертных газов обозначается как MIG (металл, инертный газ).

Если применять неплавящийся электрод для сварки в среде защитных газов, то такой процесс будет отлично подходить для соединения тугоплавких сталей, химически активных металлов или особо ответственных соединениях.

Сварка с активными газами получила название MAG сварки (металл, активный газ). К активным реактивам относят углекислоту, азот, водород, кислород.

Наибольшее распространение получила углекислота благодаря своей низкой стоимости. Для сравнения, азот стоит в 1,5 раза дороже, кислород в 3, водород в 4 раза, аргон и гелий в 45 и 156 раз соответственно.

В углекислоте

Сварка полуавтоматом в углекислоте получила широкое применение из-за ее дешевизны. Углекислота, попадая в область расплава, защищает его от разрушающего воздействия воздуха.

Но из-за высокой температуры в районе сварочной ванны она разлагается на окись углерода и кислород, поэтому в области сваривания оказываются три газа: углекислота, окись углерода и кислород.

Чтобы не допустить окисления, в сварочную проволоку добавляют кремний и марганец, который реагирует с кислородом раньше железа. За счет этого гасятся реакции образования вредных окисей.

При этом углекислый газ сохраняет свои изолирующие свойства, а соединения кремния и марганца вступают в реакцию друг с другом, в результате чего получается легкое по плотности вещество, которое всплывает в расплаве. Образовавшийся шлак впоследствии легко удаляется.

Перед использованием углекислоты нужно обязательно удалить воду из баллона. Для этого его переворачивают и сливают воду, через 20 минут процедуру повторяют, в противном случае пары воды вызовут пористость шва.

В азотной среде

Азот используют при сваривании деталей из меди и нескольких видов нержавеющей стали. Это обусловлено тем, что азот не реагирует с медью. В качестве электродов используются графитовые или угольные прутки, применение вольфрамовых прутков приводит к их перерасходу из-за образования легкоплавких соединений.

Работают на токах 150-500 А и напряжении дуги 22-30 В. Расход азота находится в пределах 3-10 л/мин. Газ хранится в баллонах при давлении 150 атмосфер.

Сварочное оборудование ничем не отличается от других видов сварки использующих газы, только в горелке предусмотрено специальное крепление для угольного электрода.

Оборудование

В аппаратуре для производства сварочных работ в защитной среде в качестве источника питания чаще всего используют инверторы с широкой регулировкой величины сварочного тока.

Они снабжены устройством подачи сварочной проволоки и газовую систему с баллонами, шлангами, понижающими редукторами. Сварку плавящимся электродом в защитных газах ведут постоянным или импульсным высокочастотным током.

Главными параметрами, характеризующими оборудование, является ток, который можно изменять; напряжение для зажигания и стабильного горения дуги; скорость подачи проволоки, ее толщина. Режимы сварки полуавтоматом многообразны. В зависимости от свариваемых материалов сила тока и другие параметры могут значительно меняться.

Перед началом сварочных работ в защитном газе свариваемые поверхности требуется очистить от всевозможных загрязнений. В первую очередь необходимо очистить кромки от оксидной пленки, ржавчины, жира, масла. Для этого применяются стальные скребки, растворители, нетканые материалы.

Применение защитных газов требует соблюдения определенной последовательности операций. Сначала подается защитный газ, затем включается источник питания, начинает подаваться присадочная проволока и зажигается дуга, потом только начинается процесс сварки.

После гашения электродуги, еще 10-15 секунд в зону сварки подают инертный газ. Это делается для того, чтобы избежать пагубного влияния атмосферы на шов.

В зависимости от видов свариваемых металлов, их толщины используют различные защитные газы. Например, аргон обеспечивает стабильность электрической дуги, а гелий позволяет получать более глубокую проварку шва.

При сварке меди используется водород. Наиболее универсальным газом, который может использоваться практически при сварке любых металлов является аргон. Только его высокая стоимость вынуждает применять более дешевые газы типа углекислого или азота.

Как и электродуговую, в автоматическом режиме применяют технологию сварочного процесса в газовой среде. Она легко поддается автоматизации и используется в роботизированных комплексах в больших производствах. Полуавтоматы широко применяются в мелких мастерских и автосервисах.

Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа – Kjellberg Finsterwalde

Что такое дуговая сварка металла в среде защитного газа?

Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа – это процесс дуговой сварки, при котором бесконечный проволочный электрод плавится под защитным газом, который защищает зону сварки от воздействия окружающей среды. Этот процесс отличается высокой универсальностью в отношении материала, степени механизации и положения сварки. Дуговая сварка в среде защитного газа может использоваться практически для всех свариваемых материалов.

Нелегированные и легированные стали предпочтительно сваривать активными газами, например углекислый газ. Эта разновидность процесса называется сваркой металла активным газом, сокращенно сваркой MAG. Высоколегированные стали и материалы, такие как алюминий, магний, материалы на основе никеля и титан, свариваются в инертных газах, например аргон. Разновидность процесса, используемого в этом случае, называется сваркой металла в инертном газе, сокращенно сваркой MIG.

Дуговая сварка металла в среде защитного газа может использоваться для соединения тонких листов с толщиной материала от 0.8 мм, а также для сварки более толстых листов с толщиной материала более 10 мм. Сварку GMA можно использовать как с ручными горелками, так и с полностью механическими опорными системами, такими как порталы или роботы.

Повышение производительности за счет дальнейшего развития newArc

С newArc Kjellberg Finsterwalde разработал технологию, которая значительно увеличивает производительность по сравнению с традиционной сваркой GMA за счет более высокого сужения дуги: с вылетом до 40 мм newArc позволяет значительно более глубокое проплавление.Резак newArc убеждает чрезвычайно высокой стабильностью направления и надежным отслеживанием шва. По сравнению с обычной струйной дугой GMW, newArc имеет явные преимущества: значительно меньшее потребление энергии на единицу длины, повышенная скорость сварки, глубокое и стабильное формирование корня, высокое качество шва, отсутствие подрезов, пор и брызг. Таким образом, технология newArc позволяет получать узкие и почти безупречные сварные швы.

Технология newArc используется, в частности, в машиностроении и строительстве заводов, машиностроении и контейнеровозе, строительстве кораблей и транспортных средств, строительстве строительных машин, а также подходит для использования с роботами.

	Основной металл (вид материала)
	Аустенитная нержавеющая сталь	Duplex нержавеющая сталь	Супер-дуплекс нержавеющая сталь	Ферритный Нержавеющая сталь Сталь	Высоколегированная Аустенитная Нержавеющая сталь	Никель Сплавы
Ar	–	–	● ^a	–	● ^a	● ^a
Ar + He	–	–	● ^a	–	● ^a	● ^a
Ar + (1-2)% O ₂	● ^b	● ^b	(●)	● ^b	●	–
Ar + (1-2)% CO ₂ ^c	● ^d	● ^d	(●)	● ^d	●	–
Ar + 30% He + (1-2)% O ₂	● ^e	● ^e	● ^e	● ^e	●	–
Ar + 30% He + (1-2)% CO ₂ ^c	● ^e	● ^e	● ^e	● ^e	●	–
Ar + 30% He + (1-2)% N ₂	–	–	●	–	● ^f	–

	Основной металл (вид материала)
	Аустенитная нержавеющая сталь Сталь	Duplex нержавеющая сталь	Супер-дуплекс нержавеющая сталь	Ферритный Нержавеющая сталь Сталь	Высоколегированная аустенитная нержавеющая сталь	Никелевые сплавы
Ar	●	●	●	●	●
Ar + He ^а	●	●	●	●	●	● ^a
Ar + (2-5)% H ₂ ^{а, б}	● ^b	–	–	–	● ^b	● ^b
Ar + (1-2)% N ₂	–	●	●	–	–	–
Ar + 30% He + (1-2)% N ₂	–	●	●	–	–	–

Сварка TIG, MIG / MAG – EWM AG

Защитный газ TIG

Как следует из названия процесса, для сварки TIG обычно используются инертные газы.Защитные газы стандартизированы в DIN EN 439. Они имеют обозначения l1, l2 и l3 в соответствии со стандартом.
Наиболее часто используемый защитный газ для сварки TIG – аргон (I1). Степень чистоты должна быть не менее 99,95%. Гелий (I2) также используется для металлов с очень хорошей теплопроводностью, таких как алюминий или медь. Если гелий является защитным газом, дуга более горячая. Прежде всего, распределение тепла между сердечником и краем дуги более равномерное.Использование чистого гелия для сварки TIG редко и ограничивается исключительными случаями, но использование смеси аргона и гелия (I3) с 25, 50 или 75% гелия за последние несколько лет постепенно увеличилось. Поэтому, например, в случае более толстых алюминиевых конструкций температура предварительного нагрева, необходимая для достаточного проплавления, снижается. Во многих случаях также возможно увеличить скорость сварки. При сварке TIG нержавеющих хромоникелевых сталей также используются смеси аргона и водорода (R1), но содержание водорода не должно превышать 5%, чтобы избежать образования пор.
Настройка расхода защитного газа зависит от диаметра газового сопла и окружающего воздушного потока. Ориентировочно для аргона можно использовать расход 5-10 л / мин. Более высокие скорости потока требуются в помещениях с сквозняком (рис. 4). Для смесей аргон / гелий необходимо установить более высокие скорости потока из-за более низкой плотности гелия.

Группа R

Группа R содержит смеси аргона и водорода, обладающие восстанавливающим действием. Помимо аргона и гелия, газы группы R1 используются для сварки TIG и плазменной сварки, а газы подгруппы 2 с более высоким содержанием водорода (H) используются для плазменной резки и подложки (формовочные газы).

Группа I

Группа I объединяет инертные газы. В его состав входят аргон (Ar), гелий (He) и смеси аргон / гелий. Они используются для сварки TIG, MIG и плазменной сварки, а также для подложки.

Группа M

Большая группа M, которая подразделяется на M1, M2 и M3, объединяет смешанные газы для сварки MAG. В каждой группе 3 или 4 подгруппы. Газы классифицируются от M1.1 до M3.3 в зависимости от их окислительной способности, т. Е. M1.1 является наименее окисляющим, а M3.3 – сильнейший окислитель. Основной компонент этих газов – аргон. Кислород (O) или диоксид углерода (CO2) или кислород и диоксид углерода (трехкомпонентные газы) смешиваются с активными компонентами

Группа C

В диапазоне газов для сварки MAG группа C включает чистый диоксид углерода и смесь диоксида углерода / кислорода. Последнее не важно в Германии. Газы группы C являются наиболее сильно окисляющими, потому что CO2 разлагается при высокой температуре дуги, производя большое количество кислорода в дополнение к монооксиду углерода.

Помимо свойств окисления, электрические и физические свойства дуги также меняются в зависимости от состава газа и, следовательно, сварочных свойств. Например, добавление гелия к аргону улучшает теплопроводность и теплосодержание атмосферы дуги. Оба приводят к более энергоемкой дуге и, следовательно, к улучшенным характеристикам проплавления. Смешивание активных компонентов со смешанными газами приводит, среди прочего, к образованию более мелких капель при плавлении проволочного электрода.Также улучшается передача тепла в дуге. Также улучшаются характеристики проникновения.
Требуемый расход защитного газа можно рассчитать на основе практического опыта, т.е. он должен составлять 10–12 диаметров проволоки в литрах / мин.
В случае сварки алюминия методом MIG установленные значения расхода немного выше среднего из-за сильной склонности материала к окислению; для смешанных газов Ar / He установленные значения расхода значительно выше из-за низкой плотности гелия.Давление газа, выходящего из баллона или кольцевой линии, снижается. Установленный расход можно прочитать на манометре, который измеряется вместе с заслонкой, или на расходомере с поплавком.

Защитный газ – обзор

6.03.3.12 Защитные газы

Основными защитными газами, используемыми для процесса GMAW, являются кислород, аргон, диоксид углерода и гелий или комбинация этих четырех газов. Газы, которые используются в системах защитного газа, можно классифицировать как инертные газы, то есть те газы, внешние электронные оболочки которых полностью заполнены и являются стабильными; и химически активные газы, такие как диоксид углерода; и кислород, внешние электронные оболочки которых не заполнены, что позволяет голым электронам объединяться с другими элементами в зоне сварки, создавая примеси.

Два инертных газа, которые обычно используются в качестве защитных газов, – это аргон и гелий. Гелий – менее плотный газ, чем аргон, что означает, что при использовании гелия требуется больше кубических футов в час, чем с аргоном. С аргоном можно использовать более низкие напряжения, чем с гелием, потому что он имеет меньшее электрическое сопротивление. Более низкие напряжения, необходимые в процессе короткой дуги, хорошо подходят для электрических характеристик аргона. Поскольку аргон позволяет работать при более низких напряжениях при любой настройке силы тока, он лучше подходит для сварки тонких металлов.Кроме того, аргон не оказывает значительного влияния на тепло во время ручной операции, при которой длина дуги изменяется, поскольку оператор сварки манипулирует дуговой горелкой с инертным газом.

Гелий может работать при гораздо более высоких напряжениях. Он часто используется в процессах газовой дуговой сварки плавящимся электродом и часто используется в автоматическом процессе сварки GMAW. Поскольку для гелия требуется больший расход кубических футов в час, возможны более высокие скорости сварки. С гелием можно сваривать примерно на 35-40% быстрее, чем при использовании аргона в качестве защитного газа.

Различия в проникновении вызваны перемешиванием молекул инертного газа в ионизационном столбе дугового потока, создавая ионизированный газ, который обеспечивает большее сопротивление столбу дуги в определенных местах сварного шва (Рисунок 16).

Рис. 16. Сравнение проплавления швов в поперечных сечениях сварных швов с использованием нескольких защитных газов.

Воспроизведено из Bohnart, Edward R. Сварка – Принципы и практика , 4-е изд .; McGraw Hill, 2012.

Скорость сварки повышается, а необходимая структура проплавления поддерживается многократно за счет смешивания аргона и гелия с учетом характеристик каждого из инертных газов.Таким образом, скорость, разрешенная гелием, может быть использована со схемами проникновения, возникающими в результате использования аргона.

Комбинация, которая используется много раз, представляет собой смесь 25% аргона и 75% гелия или 20% аргона и 80% смеси гелия для сварки алюминия. Большинство цветных металлов можно сваривать либо аргоном, либо гелием, либо смесью аргона и гелия. С помощью этих газов можно сваривать все черные металлы.

Двуокись углерода (CO ₂₎ – это газ, который используется только для сварки черных металлов, поскольку он дешевле, чем многие инертные газы.Двуокись углерода стоит примерно в десять раз меньше, чем аргон или гелий, и при использовании в качестве защитного газа позволяет получить высококачественный сварной шов. Характеристики проникновения диоксида углерода аналогичны характеристикам проникновения гелия из-за сходства масс газов. В диоксиде углерода, который используется для сварки, не должно быть никакой влаги, поскольку влага выделяет водород, который, в свою очередь, вызывает пористость в металле сварного шва. Поскольку углекислый газ обладает более высокими характеристиками электрического сопротивления, уставка тока должна быть на 20–30% выше, чем у аргона или гелия.Одна небольшая отрицательная характеристика использования диоксида углерода в качестве защитного газа в процессе сварки – это образование небольшого количества кислорода в металле в результате нагрева столба дуги.

Это небольшое количество кислорода может снизить номинальную прочность металла при испытании. Когда молекула кислорода высвобождается из CO ₂, газ, который образуется во внешней защитной части защитного газа, представляет собой оксид углерода, токсичный газ. Еще одним серьезным недостатком CO ₂ является его чрезвычайная устойчивость к току.Из-за этого сопротивления длина дуги чувствительна. Когда длина дуги слишком велика, она гаснет быстрее, чем при использовании инертного газа, такого как аргон или гелий.

Другими инертными газами, используемыми для защиты от газов, являются азот, кислород и водород. Азот используется для смешивания или газа-носителя с очень небольшим процентным содержанием азота. Можно использовать до 10% кислорода. Кислород, использованный выше этого значения, приведет к пористости сварного шва. Смеси (кислорода и CO ₂) или смеси (кислорода, CO ₂ и аргона) обычно используются для сварки низкоуглеродистой стали.Смеси азота и аргона или водорода и аргона используются для сварки нержавеющих сталей. Содержание азота в смеси азота и аргона может достигать 20%, а содержание водорода в смеси водорода и аргона может достигать 15%. Часто смеси, содержащие азот или водород, используются в качестве резервных газов для дальней стороны сварного шва, которые защищают основание сварного шва.

Инертный газ, аргон, обладает многими характеристиками, необходимыми для GMAW большинства металлов; может быть принята степень специализации, при которой другие чистые газы или смеси могут быть более подходящими для специализированных приложений.При сварке толстых профилей из стали, алюминия и меди дополнительные тепловыделения и улучшенное проплавление достигаются за счет использования CO ₂, гелия и азота соответственно. Однако наблюдается увеличение разбрызгивания, и параметры процесса должны быть отрегулированы более критически, чтобы избежать разбрызгивания, и поэтому предпочтение отдается смесям на основе аргона.

За прошедшие годы было разработано множество различных комбинаций (смесей) защитных газов. Они состоят из смесей аргона плюс от 1% до 5% O ₂, аргона плюс от 8% до 50% CO ₂, чистого CO ₂ и гелия, аргона с гелием и трехкомпонентной смеси (90% гелия + 7.5% аргона + 2,5% CO ₂).

На режим переноса металла обычно влияет химическая активность защитного газа. При более высоком содержании CO ₂, и особенно с чистым CO ₂, капля на кончике электрода имеет большую и неправильную форму и отталкивается дугой. В конце концов, он отделяется вверх или вбок. Для обеспечения эффективного перехода в сварочную ванну с экранированием CO ₂ при малых токах необходимо использовать передачу с коротким замыканием, которая обсуждается ниже.

Для сварки конструкционных сталей широко применяется СО ₂, обычно в режиме короткого замыкания. Ряд других газовых смесей на основе Ar / CO ₂ или Ar / O ₂ используется для легированных сталей и нержавеющих сталей, и они находят все более широкое применение в работах, где полезно малое разбрызгивание. Для алюминия по-прежнему отдается предпочтение чистому аргону по экономическим причинам, но использование гелия, особенно при работе с более толстыми материалами, является предпочтительным, особенно потому, что более горячая сварочная ванна дает больше возможностей для предотвращения пористости.

Что такое дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW, также известная как сварка с двойным экраном)?

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW), также известная как сварка с двойным экраном, представляет собой полуавтоматический процесс дуговой сварки, который похож на сварку металла активным газом (MAG). FCAW использует электрод с непрерывной подачей проволоки, источник питания для сварки с постоянным напряжением и аналогичное оборудование для сварки MAG.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Этот процесс был впервые разработан в 1950-х годах как альтернатива ручной дуговой сварке металлическим электродом (MMA), которую также называют сваркой штучной сваркой.FCAW преодолевает многие ограничения, связанные с MMA, поскольку в нем используется проволочный электрод с непрерывной подачей.

При дуговой сварке с сердечником под флюсом обычно используется защитный газ, аналогичный тому, который используется при сварке MAG, но ее также можно выполнять без защитного газа. Это более производительно, чем сварка MAG.

Как работает дуговая сварка сердечником под флюсом?

При дуговой сварке порошковой проволокой используется тепло, выделяемое электрической дугой, для плавления основного металла в области сварного шва. Эта дуга зажигается между металлической заготовкой и непрерывно подаваемой трубчатой порошковой присадочной проволокой, при этом как проволока, так и металлическая заготовка плавятся вместе, образуя сварное соединение.Это похоже на сварку MAG, за исключением того, что для сварки FCAW используется полый трубчатый электрод, заполненный флюсом, а не твердый металлический электрод.

Процесс FCAW можно разделить на два типа в зависимости от метода экранирования; один использует внешний защитный газ, а другой полагается исключительно на сам флюсовый сердечник для защиты зоны сварки.

Защитный газ, если он используется, защищает сварочную ванну от окисления и обычно подается извне из газового баллона высокого давления.Металл сварного шва также защищен шлакообразованием от плавления флюса. Таким образом, процесс, неофициально известный как сварка «двойным экраном», был в первую очередь разработан для сварки конструкционных сталей. Наиболее часто используемые защитные газы – это диоксид углерода или смеси аргона и диоксида углерода. Чаще всего используется смесь 75% аргона и 25% диоксида углерода. Этот метод двойного экрана предпочтителен для сварки более толстых материалов или для сварки вне положения. Этот процесс, при использовании в идентичных настройках, обеспечивает сварные швы с более постоянными механическими свойствами и с меньшим количеством дефектов, чем при использовании процессов MMA или MAG.Трубчатый электрод с непрерывной подачей также обеспечивает более высокую производительность, чем сплошной проволочный или стержневой электрод. Однако метод защиты от газа может не подходить для использования в ветреную погоду, поскольку нарушение защиты от газа может привести к ухудшению свойств металла сварного шва.

Во второй версии этого процесса не используется внешний защитный газ, а вместо этого используется защита, обеспечиваемая самим электродом с флюсовой сердцевиной. Этот электрод обеспечивает газовую защиту, а также образует шлак, который покрывает и защищает расплавленный металл в сварном шве.Сердечник присадочной проволоки содержит флюсирующие агенты, образующие шлак, и материалы, которые выделяют защитные газы при сгорании под действием тепла сварочной дуги. Защитный флюс означает, что этот процесс можно легко использовать на открытом воздухе даже в ветреную погоду без необходимости использования внешнего защитного газа. Это делает процесс чрезвычайно портативным и, следовательно, пригодным для сварки на открытом воздухе.

Какие металлы можно сваривать с помощью FCAW?

Дуговая сварка порошковой проволокой хорошо работает с большинством углеродистых сталей, чугуном, нержавеющей сталью и сплавами для наплавки / наплавки.

Однако цветные экзотические металлы, такие как алюминий, нельзя сваривать с помощью этой техники.

Прочтите наши часто задаваемые вопросы о сварке алюминия для получения дополнительной информации.

Какие преимущества?

Метод сварки сердечником флюсом имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами. FCAW предпочтительнее сварки MAG при использовании на открытом воздухе, а также для соединения более толстых материалов. Встроенная защита, обеспечиваемая присадочной проволокой, может выдерживать сильный ветер, а при использовании без внешнего защитного газа FCAW является портативным и удобным.Этот процесс сварки также обеспечивает большую гибкость при работе с сплавами, чем MAG. Он также обеспечивает более высокую скорость наплавки проволоки и улучшенную стабильность дуги, что позволяет использовать его на высоких скоростях без ухудшения качества сварного шва.

Дуговая сварка порошковой проволокой может быть процессом «во всех положениях» и также требует меньших навыков от операторов, чем MMA и MAG. Он также требует меньшей предварительной очистки металлов, чем другие процессы. Шансы пористости также очень низки, если FCAW применяется правильно.

Каковы недостатки / ограничения?

У этого процесса есть несколько недостатков по сравнению с другими методами сварки, в том числе образование ядовитого дыма, из-за которого сварочная ванна может быть плохо видна. FCAW генерирует больше дыма, чем другие процессы, такие как MMA или MAG.

Пористость также может быть проблемой, если газы из металла шва не могут выйти наружу до того, как металл шва затвердеет.

Электроды

FCAW требуют улучшенных процедур обращения и хранения по сравнению со сплошными проволочными электродами.Из-за трубчатой структуры наполнитель иногда может быть дороже, чем твердые ответные части.

Необходимо выбрать правильный присадочный металл, чтобы обеспечить требуемые механические свойства. Кроме того, необходимо обеспечить постоянную подачу проволоки, чтобы избежать связанных с этим проблем со сваркой.

Еще одним недостатком является образование шлака, который необходимо удалять перед нанесением каждого последующего слоя. Наконец, хотя FCAW отлично подходит для соединения более толстых металлов, его не рекомендуется использовать для материалов толщиной менее 20 калибра.

Для чего используется FCAW?

Это гибкий сварочный процесс, подходящий для сварки во всех положениях с учетом правильного присадочного материала и состава флюса. Благодаря высокой производительности наплавки он обеспечивает высокое качество сварных швов с хорошим внешним видом. Высокая скорость сварки и портативность этого метода сварки означают, что он широко используется в строительстве. Это также подтверждается тем фактом, что процесс можно легко проводить на открытом воздухе, даже в ветреную погоду.

Так как ее можно использовать для ряда сплавов, простых углеродистых, нержавеющих и дуплексных сталей, дуговая сварка порошковой проволокой также часто используется для наплавки и наплавки.

Сопутствующие услуги

Почему не следует использовать защитный газ с самозащитными электродами FCAW

Getty Images

В: Мы используем защитный газ из смеси аргона и углекислого газа C25 во всем нашем магазине. Мы выполняем некоторую сварку MIG, но в основном используем дуговую сварку порошковой проволокой (FCAW).Мы используем газозащитный сердечник из флюса, но в некоторых областях мы используем самозащитный сердечник из флюса. Сварщики любят использовать защитный газ с самозащитной проволокой, потому что это снижает образование дыма. Есть ли с этим какие-то проблемы?

A: Да. Использование защитного газа с самозащитным сердечником из флюса может вызвать несколько проблем.

Порошковые сварочные электроды бывают двух типов: газозащитные и самозащитные. Электроды с защитным газом используют внешний газ вместе с внутренним флюсом для защиты расплавленной сварочной ванны от атмосферы.Они также образуют шлак, который очищает (или раскисляет) сварной шов, реагируя с примесями в сварочной ванне, создавая чистый, механически прочный сварной шов. Шлак вступает в реакцию с другими элементами в сварочной ванне и образует соединения, всплывающие на поверхность, которые затем удерживаются в слое шлака, который удаляется после сварки.

Напротив, самозащитные электроды полагаются исключительно на внутренний флюс для образования как защитного газа, так и шлака. Эффективность осаждения этих двух электродов различна, поскольку самозащищенный электрод должен создавать свой собственный газовый экран.Процесс FCAW с защитным газом имеет эффективность сварки в диапазоне от средних до высоких 80%, в то время как эффективность сварки FCAW с самозащитой обычно находится в диапазоне 70%.

Обе проволоки изготавливаются одинаково: оболочка формируется в желоб и заполняется флюсом мелких частиц. Оболочка затем формируется в закрытую трубку и опускается до ее окончательного диаметра.

Химический состав флюса и проволоки разработан производителем проволоки, который отвечает за выполнение окончательных требований Американского общества сварщиков к испытаниям металла шва в соответствии с предполагаемой классификацией.Каждый производитель проволоки пытается создать флюс, который дает проволоку с флюсовым сердечником с хорошими характеристиками дуги, привлекательными для сварщика, легко удаляемыми шлаками, малым разбрызгиванием и дымом и правильным количеством раскислителей для предполагаемого защитного газа. Оба типа проволоки предназначены для создания наплавленного металла с идеальным химическим составом на основе защитного газа, используемого для получения желаемых результатов механических испытаний.

Некоторые порошковые проволоки с защитной газовой оболочкой классифицируются как сварочные со 100% углекислым газом или смесью газов C25.Некоторые представленные на рынке проволоки FCAW имеют двойную сертификацию производителя для использования с любым типом защитного газа, в то время как самозащитные порошковые проволоки предназначены для производства собственного защитного газа. Это достигается за счет использования ингредиентов флюса, которые при воздействии сильного тепла сварочной дуги вызывают химическую реакцию, и одним из побочных продуктов является защитный газ для сварочной ванны, обычно двуокись углерода.

Диоксид углерода или защитные газы аргон при стандартной температуре и давлении не реагируют и остаются таковыми при сварке на небольших расстояниях от сварочной плазмы или конуса дуги.Они защищают расплавленную сварочную ванну, вытесняя атмосферный воздух на время, достаточное для затвердевания сварного шва и предотвращения пористости. Однако экстремальные температуры внутри дугового конуса вызывают диссоциацию углекислого газа на углерод, кислород и окись углерода. Эти компоненты являются активными и вступают в реакцию с различными частями расплавленной сварочной ванны и шлака, улавливая примеси и очищая отложения металла сварного шва.

Проблемы возникают, когда защитный газ влияет на химический состав наплавленного металла.Два обычных сплава, марганец и кремний, которые входят в химический состав металлической оболочки или добавляются к флюсу, действуют как раскислители. Раскислители связываются с кислородом, растворенным в сварочной ванне, и попадают в слой шлака. Например, если марганец не используется должным образом в соответствии с конструкцией, он будет действовать как легирующий агент в металле сварного шва, создавая потенциально хрупкую ситуацию сварного шва.

Порошковая проволока предназначена для получения химического состава металла сварного шва с оптимальным количеством сплава для достижения заданных диапазонов удельной прочности, ударной вязкости и удлинения.Если используется неправильный защитный газ или защитный газ с самозащитной проволокой, химический состав сварного шва может выйти за пределы ожидаемого диапазона, что в конечном итоге может привести к катастрофическим результатам. Это может вызвать растрескивание сварного шва, пористость или следы червяка (поверхностная пористость, вызванная захваченным газом между затвердевшим шлаком и все еще расплавленной лужей).

Еще нужно учесть стоимость. Использование защитного газа с самозащитным проводом не только неправильно, но и является пустой тратой денег.Самоэкранированная проволока предназначена для сварочных работ в полевых условиях, поэтому вы можете пересмотреть, почему она используется на производственном предприятии. Иногда это происходит из-за наличия в цехе сильных воздушных потоков, которые могут нарушить покрытие защитным газом, что приводит к пористости сварного шва.

Лучшим вариантом может быть инвестирование в сварочные завесы или внесение некоторых изменений для устранения сильных воздушных потоков. Поступая таким образом, вы можете преобразовать самозащитный провод в двойной экран или даже сплошной провод, если он хорошо подходит для вашего приложения.В большинстве случаев затраты компенсируются применением присадочного металла с более высоким содержанием наплавленного металла, что достигается за счет сокращения времени сварки и уменьшения объема очистки после сварки, не требующей дополнительных затрат.

Защитные газы, используемые при сварке – Baker’s Gas & Welding Supplies, Inc.

Инертные или полуинертные газы, используемые при газовой дуговой сварке металлическим электродом и газовой вольфрамовой дуговой сварке (GMAW / GTAW или MIG / TIG), защищают зону сварки от атмосферных газов. Газы в атмосфере включают кислород, азот, двуокись углерода и водяной пар.Они могут ухудшить качество сварки. Неправильный выбор защитного газа может привести к пористому и слабому сварному шву, чрезмерному разбрызгиванию и снижению производительности.

При дуговой сварке защищенным металлом используется электрод, покрытый флюсом, который при нагревании выделяет углекислый газ. Этот полуинертный газ обеспечивает надлежащую защиту при сварке стали. При лазерной сварке защитный газ предотвращает образование облака плазмы над сварным швом.

Шесть благородных газов (без запаха, бесцветные, одноатомные, с низкой химической активностью): гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон.Из них только гелий и аргон достаточно экономичны, чтобы их можно было использовать при сварке. Эти инертные газы используются в GTAW и GMAW для цветных металлов.

Полуинертные газы включают диоксид углерода, кислород, азот и водород. Эти полуинертные газы в контролируемых количествах могут улучшить сварные швы. Чрезмерное нанесение большинства из них может повредить сварной шов. Газы могут использоваться в чистом виде или в виде смеси двух или трех газов.

Недвижимость

Первыми важными свойствами являются теплопроводность и теплопроводность .Относительная плотность и легкость ионизации также имеют решающее значение. Теплопередача необходима для нагрева сварного шва вокруг дуги. Способность к ионизации влияет на зажигание дуги и требования к напряжению.

Гелий , газ легче воздуха, требует большей скорости потока. Более высокая скорость потока и его высокая стоимость приводят к тому, что гелий теряет свое место в качестве первого выбора для сварки больших объемов. Теплопроводность высокая. Гелий требует более высокого напряжения для зажигания дуги, потому что его нелегко ионизировать.Идеально подходит для алюминия, магния и меди; гелий обеспечивает глубокую широкую гранулу. Смеси гелия могут использоваться для сварки нержавеющей стали или алюминия. Чистый гелий создает неустойчивую дугу и способствует разбрызгиванию при работе со сталью.

Аргон , более тяжелый, чем газообразный воздух, требует меньшего расхода. Инертный газ не вступает в реакцию с расплавленными металлами, имеет низкую теплопроводность и легко ионизируется. Стабильная дуга с отличным прохождением тока и высокой плотностью тока дает очень узкий конус дуги и узкий профиль проплавления.Чистый аргон часто используется при сварке алюминия и цветных металлов. Для сварки стали чистый аргон не используется. Добавление гелия улучшит теплопередачу. Кислород или углекислый газ стабилизируют дугу.

Двуокись углерода имеет хорошую теплопередачу и дает очень глубокий сварной шов, но дуга несколько нестабильна и разбрызгивание увеличивается. Смеси аргона и углекислого газа широко распространены, поскольку аргон препятствует разбрызгиванию. Двуокись углерода стоит дешево, но выделяет большое количество дыма. Его можно использовать для углеродистой стали.

Кислород используется в качестве добавки. Добавление двух-пяти процентов к аргону повысит стабильность дуги, снизит поверхностное натяжение и увеличит смачивание твердого металла. Из-за окислительных свойств его нельзя использовать для сварки алюминия, магния или меди. Окисление электрода приводит к образованию пористого осадка (без достаточного количества раскислителей). Слишком много кислорода может привести к ломкости.

Азот увеличивает проплавление сварного шва и повышает стабильность дуги. Он используется для некоторых нержавеющих сталей, но вызывает пористость в углеродистых сталях.Можно использовать чистый азот, водород-азот или аргон-диоксид углерода-азот. При использовании сплава, содержащего азот, смеси газообразного азота улучшают механические свойства, противостоят точечной коррозии и предотвращают потерю азота из металла. Его можно использовать при лазерной сварке.

Водород улучшает текучесть металла, повышает чистоту поверхности и может использоваться с никелем и некоторыми нержавеющими сталями. Многие сплавы и углеродистая сталь могут стать более хрупкими. При добавлении к диоксиду углерода аргон противодействует окислению, сужает дугу, увеличивает температуру дуги и улучшает проплавление шва.Может использоваться с медью.

Существует множество комбинаций и специальных газовых добавок. Оксид азота снижает озон. Гексафторид серы защищает алюминий от сварки. Дихлордифторметан добавляется в алюминиево-литиевые сплавы. Следите за будущими публикациями об общих газовых смесях и их применении.

Сопутствующие товары

Газовые баллоны TurboTorch

Артикул: VIC-CYLINDER

Узнать больше

Miller Смеситель газов аргон / гелий

Артикул: MIL299-006-3C

Узнать больше

Компактный комплект защитного газа HARRIS 355-2

Артикул: HAR4400235

Узнать больше

Lincoln Power Mig 216 Сварочный аппарат MIG

Артикул: LINK2816-2

Узнать больше

Сообщение «Защитные газы, используемые при сварке» впервые появилось на сайте Weld My World.