Какой газ используют при сварке?

О возможности полуавтоматической сварки материалов в среде углекислого газа заговорили в середине ХХ столетия. Разработали данную методику Новожилов Н.М. и Любавский К.В. – советские исследователи. Данный способ сварки из-за дешевизны углекислого газа, благодаря высокой степени производительности стал достаточно востребованным в строительной, производственной индустрии, и, конечно же, в быту.

Содержание

Суть технологии газосварки

Согласно данной методике углекислый газ, обеспечивающий защиту на соединяемом участке, под влиянием высокой температуры дуги делится на О₂, угарный газ. В результате поток образовавшейся газовой смеси защищает зону сваривания материала от негативного воздействия воздуха внешней среды, взаимодействует с углеродом, железом.

Для предотвращения окисления СО₂в прут для сварки газом вводится марганец, кремний, которые являются химически активнее больше железа, они окисляются первыми. Поэтому пока Mn, Si будут присутствовать на участке соединения металлических изделий, углерод, железо окисляться не будут.

Для получения высококачественных сварных швов при сваривании углеродистых сталей, пропорция марганец/кремний берется 1/2. Образующиеся оксиды марганца, кремния при выполнении работ не растворяются в сварной ванне, они формируют легкоплавкое соединение после реакции между собой. Данное соединение легко выводится из металла, находящегося в жидком состоянии.

Особенности сварочных работ в углекислотной среде

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа выполняется постоянным током, обладающим обратной полярностью, так как ток прямой полярности негативно влияет на стабильность дуги (сварной шов будет иметь дефекты).

[wpsm_box type=»info» float=»none» text_align=»left»]
Ток прямой полярности применяется в случае выполнения наплавления, но не сварки, так как у него коэффициент наплавления в 1,7 раз выше, чем данный коэффициент у тока, имеющего обратную полярность.[/wpsm_box]

Также сварку можно производить на переменном токе, но тогда в цепи обязательно нужно использовать осциллятор.

Используемые газы для газосварки

Типов сварки существует несколько вариантов. Они отличаются между собой технологией образования сварочной ванны, имеющей высокую температуру, предназначение которой – соединение, резка металлов, их сплавов. Это может выполняться газовым пламенем, ультразвуком или электрической дугой. Принцип соединения металлов основан на расплавлении краев отдельных металлических конструкций для дальнейшего их соединения вместе, в результате которого получается сварочный шов.

Зависимо от газа, используемого для сварочных работ, показатель температуры будет отличаться. К примеру, при взаимодействии с карбидом кальция Н₂О, осуществляется выделение ацетилена. В процессе реакции данного элемента с кислородом температура пламени может достигать больше 3000ºС.

Сварочные газы – это все бутаны, пропаны, бензолы, МАФ, керосины и т. д. При использовании для сварки любых газов обязательно наличие кислорода – это катализатор горения. О₂ должен быть чистый и высококачественный. От этого будет зависеть максимальный температурный показатель.

Газовый состав

В газовом составе обязательно присутствие чистого кислорода, который предоставляет возможность получать максимальную температуру горения, важные показатели пламени. От качества этого компонента будет зависеть полнота сгорания горючих компонентов, а от его количества – окислительные, восстановительные характеристики, получаемые пламенем.

К условиям хранения газов предъявляются особые требования. Применение специальных емкостей (баллонов) обязательно, так как:

большинство сварочных газов являются токсичными;
технический кислород – это мощнейший катализатор.

Если использовать атмосферный кислород, сварные швы не получатся ровными. При этом после расплавления и последующего соединения металл потеряет свои первоначальные качества. Применение стандартного кислорода, который содержится в атмосфере недостаточно эффективно. В нем присутствуют разнообразные примеси, которые существенно снижают скорость сгорания компонентов, а это соответственно сказывается на температуре пламени горелки.

Газы для сварки

[wpsm_box type=»warning» float=»none» text_align=»left»]
Важно! Необходимо соблюдать пропорции газовых смесей при использовании любого типа газа. Сам же выбор будет зависеть от свариваемого материала. Например, для соединения образцов из стали газовый состав должен содержать 18% углекислого газа, а для соединения материалов из нержавеющей стали смесь должна состоять на 98% из аргона.
[/wpsm_box]

Механизированная сварка в среде защитных газов предполагает использование активных, инертных газов. Они в металлах не растворяются, не являются ядовитыми.

Разновидности газов:

N2 – азот, бесцветный газ, не имеющий запаха. Используется для соединения медных материалов. Выделяется четыре типа азота с различным содержанием вещества.
He – гелий, газ бесцветный, не имеющий запаха, легче воздуха. Выделяется два типа гелия: технический, высокочастотный. Из-за высокой себестоимости данный газ менее востребован на рынке. Гелий предназначен для соединения образцов из алюминия, чистых металлов, стали.
Ar – аргон, газ бесцветный, не имеющий запаха, весит в 1,5 раза больше воздуха, не горит. Выделяют два типа данного газа: 1-го сорта (для образцов из алюминия, стали), высшего сорта (для полуавтоматической сварки в среде защитных газов образцов из редких металлических сплавов).

Активные газы выполняют защиту от воздуха участка сваривания. Они вступают в реакцию, растворяются в металлах.

Углекислый газ (СО₂), отличается повышенными окислительными характеристиками, обладает специфическим запахом. Его масса в 1,5 раза больше воздуха, он растворяется в Н₂О. Выделяю три типа данного газа, которые применяются для сваривания чугунных материалов, низко, среднеуглеродистых металлических сплавов, коррозийных, низколегированных стальных образцов. Важно запомнить! Сварка в защитных газах не предусматривает применения двуокиси углерода.
Кислород О₂ – довольно мощный катализатор, бесцветный, без вкуса, запаха, не горит, но поддерживает горение. Используется в составе с инертными компонентами.

Наиболее популярные газовые смеси, которые повышают качество шва, улучшают сам процесс соединения:

углекислый газ «плюс» кислород
аргон «плюс» гелий
углекислый газ «плюс» аргон
углекислый газ «плюс» кислород «плюс» аргон
кислород «плюс» аргон

Достоинства, недостатки газосварки

Сварка в защитных газах характеризуется плавлением материала. Сам процесс основывается на соединении отдельных элементов предварительно нагреваемого металла до расплавления. Для этого берется высокотемпературное пламя горелки, которое формируется в процессе сжигания газового состава с кислородом. Зазор между образцами заполняется предварительно расплавленной металлической проволоки.

[wpsm_column size=»one-half»][wpsm_pros title=»Преимущества:»]

довольно простая технология сварки;
нет необходимости в приобретении дорогостоящего, технически сложного оборудования;
нет необходимости в специальном источнике питания;
сварщик имеет возможность регулировки скорости нагревания, охлаждения соединяемого сваркой материала, меняя мощность, положение пламени горелки относительно свариваемой точки.

[/wpsm_pros][/wpsm_column][wpsm_column size=»one-half» position=»last»][wpsm_cons title=»Недостатки:»]

металл нагревают с меньшей скоростью;
участок теплового воздействия на материал достаточно большой в сопоставлении с дуговой сваркой;
скопление тепла, когда используется сварка в углекислом газе, меньше, коробление соединяемых образцов больше, если сравнивать с дуговой сваркой.

[/wpsm_cons][/wpsm_column]

Несмотря на некоторые недостатки, сварка в защитных газах позволяет опытному сварщику при правильно подобранной мощности пламени горелки, концентрации газовой смеси производить соединения свариваемых конструкций высокого качества.

При относительно медленном нагреве металлического образца, незначительной концентрации тепла в процессе нагревания производительность газосварки значительно уменьшается с увеличением толщины металлических изделий, которые соединяются.

[wpsm_box type=»info» float=»none» text_align=»left»]
Пример: если толщина свариваемого стального листа 0,1 см, скорость газосварки приблизительно 10,0 м/ч, если толщина материала 1 см, скорость – не более 2,0 м/ч.
[/wpsm_box]

Сварка в защитных газах стальных изделий, толщина которых превышает 0,6 см, менее эффективна, если сравнивать с дуговой сваркой. В подобных случаях используется достаточно редко.

Цена на газ вместе с кислородом больше, если сравнивать с ценой на используемую электроэнергию при использовании контактной, дуговой сварки.

Автоматическим и механическим процессам газосварка поддается труднее, чем электрическая. Поэтому автоматизированная газосварка с многопламенными горелками используется только при соединении тонких металлических труб, обечаек.

Область применения

Соединение труб диаметром, не более 10 см, их фасонных компонентов.
Изготовление, ремонт изделий, выполненных из тонколистовой стали: соединение отдельных листов резервуаров небольшой вместимости, заваривание небольших трещин в металлических изделиях.
Низкотемпературная сварка чугуна.
Соединение высокопрочного чугуна. В данном случае дополнительно используются присадочная бронзовая или латунная проволока.
Ремонт литых бронзовых, чугунных изделий.
Наплавление латуни на чугунные, стальные изделия.
Соединение алюминиевых, латунных, свинцовых, медных изделий.

Сварка в защитной газовой среде предоставляет возможность выполнять сварное соединение практически любых металлов, которые используются на технических средствах. Например, свинец, медь, чугун лучше поддаются газосварке, чем электродуговой. А благодаря простоте конструкции газосварочное оборудование является достаточно востребованным в сельском хозяйстве, на машиностроительных предприятиях, при выполнении ремонтно-строительных работ, иных сферах деятельности.

Заключение

Подбирая газ для сварки для индивидуальной ситуации, рекомендуется учитывать следующие критерии:

технические характеристики оборудования;
химический состав;
характеристики свариваемых образцов;
необходимую форму шва;
в каких условиях предполагается проводить сварочные работы.

Газосварка будет стоить на порядок выше дуговой, контактной электросварки, так как газ с кислородом значительно дороже электроэнергии.

https://www.youtube.com/watch?v=uNXJqHWAa6k