Смесь технических газов для сварочных работ на основе аргона

Сварочный полуавтомат дает возможность увеличить продуктивность и качество работы. Оборудование не предполагает использования традиционных электродов. Вместо них применяется специальная присадочная проволока, которая намотана на катушку. Преимущество такого подхода заключается в том, что специалисту не приходится разрывать шов, чтобы сменить стержень. Операция выполняется непрерывно, сохраняется целостность шва и экономится время.

Помимо этого, оборудование позволяет сваривать заготовки разной толщины: от 0,2 мм до нескольких сантиметров. При этом сварщик может работать с заготовками из разных материалов или их сплавов. Для того, чтобы воспользоваться всеми перечисленными преимуществами требуется газ для сварки полуавтоматом. Он будет препятствовать проникновению в сварочную ванну атмосферной влаги и содержащихся в воздухе других элементов.

Какой газ нужен для сварки полуавтоматом

Технологическим регламентом при работе полуавтоматической сваркой предусматривается применения инертного или активного газа в качестве флюса. Активный вступает в химическую реакцию во время сварки и меняет физико-химические показатели сварного шва. Защитный газ не реагирует, но защищает рабочую среду от окислительных процессов. Такой способ особенно актуален в случаях сваривания заготовок из алюминиевого сплава, которые быстро поддаются окислению.

Наиболее распространенными газами из числа инертных являются гелий и аргон. Активная группа состоит из распространенных элементов: углекислый газ (СО2), кислород, азот. Самые популярные соединения:

• смесь аргона с углекислотой. Инертно-активная среда минимизирует количество брызг;
• состав из гелия и аргона. Инертная среда, позволяющая повысить температуру дуги;
• аргоно-кислородная газовая среда. Инертно активное соединение, которое используется при работе с легированной и низколегированной сталью;
• углекислый газ в сочетании с кислородом. Активная среда, применяемая для повышения производительности полуавтоматического оборудования.

Особенности аргоновых и углекислотных соединений

Перед тем как определиться, какой газ использовать в смеси, надо рассмотреть особенности применения каждого их них.

Согласно ТУ 2114-001-99210100-09 все перечисленные выше составы могут формироваться в самых различных пропорциях, отличающихся процентным содержанием каждой из составляющих. В подавляющем большинстве таких пропорций аргон или кислород содержится в объёмах, составляющих основную массу вещества (от 88 до 98%). Дополняющие их добавки (углекислый газ, в частности) редко превышают в объёмном исчислении 5-15 %.

Аргон в пропорциональном соотношении с гелием чаще всего применяется с целью обработки цветных металлов и их производных. Основные типы заготовок, для обработки которых используется аргонодуговая сварка – это медные, алюминиевые, никелевые, а также хромоникелевые сплавы.

Сварочные смеси из сочетания аргона с углекислым газом нередко применяются с целью подогрева металла перед сваркой или постепенного его охлаждения по окончании работ. Как правило, такая процедура организуется в случаях крайней необходимости.

Этот газообразный состав достаточно взрывоопасен, так что работа в среде СО2 требует от оператора соблюдения мер безопасности при его подготовке и использовании.

Особого внимания требует процесс сваривания металлических заготовок в смесях с высоким содержанием углекислого газа. Дело в том, что при его соединении с кислородом воздуха образуется опасный для здоровья человека угарный газ, для защиты от которого оператор должен работать в специальной маске.

Таким образом, аргон и углекислота в сочетании с рядом активных добавок относятся к универсальным сварочным смесям газов, применяемым при работе с большинством марок чёрных и цветных металлов. Их сочетание наряду с высокой эффективностью использования отличается сравнительно низкой ценой.

Сварочная смесь для полуавтомата

Выбирая смесь для полуавтомата, специалист учитывает такие критерии: тип материала заготовок, диаметр используемой проволоки, оптимальная толщина сварного шва. На практике для выбора смеси достаточно сопоставить приведенные в специальных таблицах данные. Здесь уже подобраны оптимальные варианты составов для работы с конкретными материалами с учетом технологических особенностей процесса.

Опытный сварщик учитывает и сопутствующие эффекты от использования той или другой газовой смеси. К примеру, применение углекислого газа дает возможность снизить разбрызгиваемость. Поэтому их часто выбирают для формирования потолочных швов.

Состав и области применения

Существует много видов газовых составов для MIG-MAG сварки. Наибольшее распространение получили смеси аргона и углекислого газа. Они широко используются как для работы с низкоуглеродистыми сталями, так и для высоколегированных (нержавеющих, жаропрочных и пр.) сортов стали.

Менее распространены смеси с добавлением кислорода, которые лучше работают при наличии ржавчины или загрязнений поверхности, но отличаются большим угаром металла и выделениями дыма.Кроме того, они не применимы для высоколегированных сортов стали.

Выбор режимов работы для MIG-MAG сварке позволяет обеспечить разные виды переноса расплавленного металла сварочной проволоки. Различают капельный перенос, когда расплавленный металл переходит вванну, вызывая образование брызг и неровностей сварного шва. При форсированных режимах MIG-MAG возможно образование струйного переноса расплавленного металла. При этом практически отсутствует разбрызгивание.

Наиболее популярные составы для сварки полуавтоматом (MIG-MAG):

• 98%Ar+2%CO2 — для высоколегированных (нержавеющих) сталей + на обычном полуавтомате оцинкованных деталей и сварки-пайки (MAG brazing) соединений медь-железо
• 92%Ar+8%CO2 — для тонких изделий из конструкционных сталей (1-5мм) + для скоростной сварки (линейная скорость до 2 м/мин на автомате или роботе) + для импульсной
• 80%Ar+20%CO2 — для наплавки обычных и высокопрочных конструкционных сталей + для полуавтоматической сварки высоколегированной (нержавеющей) стали с порошковой проволокой
• 75%Ar+ 25%CO2 — для магистральных трубопроводов и изделий из конструкционных сталей, где много вертикальных швов.

В некоторых случаях применяются также другие составы

• 82%Ar+ 18%CO2 — для наплавки обычных и высокопрочных конструкционных сталей в аппаратах с прошивкой настроек на такую смесь;
• 92%Ar+2%О2+ 6%СО2 — аналог (98%Ar+2%СО2);
• 86%Ar+12%СО2+2%О2 — аналог (92%Ar+8%СО2);
• 85%Не+13%Ar+1,5%СО2 — для высоколегированных сталей большой толщиныi>

Технология выполнения работ

Принципиального отличия от дуговой сварки нет, поскольку в основу положены те же физико-химические процессы. Между электродом и рабочей поверхностью создается разница потенциалов, что дает возможность сформировать электрическую дугу. Она накаляется до температуры, которой достаточно для плавления металлов. Расплавленная присадочная проволока связывается с телом заготовки на атомарном уровне. После остывания образуется цельный конструкционный элемент. Прочность соединения присадки и тела заготовки составляет примерно 90% от показателя основного конструкционного материала.

Нужно учитывать и особенности, которые характерны для полуавтоматической сварки:

• Присадочная проволока подается в рабочую зону непрерывно через специальный проводящий электричество мундштук. При этом расход материала можно отрегулировать вручную, придерживая или отпуская кнопку подачи.
• Вместо привычного флюса в твердой форме, от плавления которого образуется газовое облако, тут подается уже готовая газовая смесь или же чистая среда. Газ поступает все время: как при активной, так и потухшей электрической дуге.

Благодаря такому решению уменьшается количество брызг, показатели работы дуги более стабильны, повышается производительность труда сварщика и, соответственно, снижается трудоемкость сварочных процессов.

Материалы

Полуавтоматическая сварка требует внимательного отношения к используемым защитным газам. В качестве защитных газов при сварке плавлением применяют инертные газы (аргон, гелий), активные газы (углекислый газ, азот, водород и др.) и их смеси инертных и активных газов. Выбор защитного газа определяется химическим составом свариваемого металла, требованиями, предъявляемыми к свойствам сварного соединения, экономичностью процесса и другими факторами.

Смесь инертных газов с активными газами рекомендуется применять для повышения устойчивости дуги, увеличения глубины проплавления и изменения формы шва, металлургической обработки расплавленного металла, повышения производительности сварки. При сварке в смеси газов повышается переход электродного металла в шов.

Смесь аргона с 1—5% кислорода используют для сварки плавящимся электродом низкоуглеродистой и легированной стали. Добавка кислорода к аргону понижает критический ток, предупреждает возникновение пор, улучшает форму шва.

Смесь аргона с 10—25% углекислого газа применяют при сварке плавящимся электродом. Добавка углекислого газа при сварке углеродистых сталей позволяет избежать образование пор, несколько повышает стабильность дуги и надежность защиты зоны сварки при наличии сквозняков, улучшает формирование шва при сварке тонколистового металла.

Смесь аргона с углекислым газом (до 20%) и с не более 5% кислорода используют при сварке плавящимся электродом углеродистых и легированных сталей. Добавки активных газов улучшают стабильность дуги, формирование швов и предупреждают пористость.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

Полуавтоматическая сварка чистым аргоном не часто используется на нержавеющих сталях. Без активного защитного газа (кислорода или CO2) дуга не стабильна. Теплопроводность и энергия ионизации аргона низки, а нагрев детали недостаточен. В результате плавление становиться очень медленным, а передача металла и характеристики текучести низкими. Это приводит к неровным швам и неудовлетворительному проникновению. Для преодоления этих эффектов защитные газы для сварки должны содержать активные компоненты, такие, как кислород или диоксид углерода. Это стабилизирует дугу, улучшает характеристики текучести и увеличивает нагрев детали.

Аргонокислородные смеси для защитных газов при сварке хром-никелевых сплавов содержат от 1 до 3% кислорода. Они обеспечивают стабильность дуги и низкое разбрызгивание в процессе работы. Однако, по сравнению с газами, содержащими СО2, это вызывает высокую степень окисления, недостаточный нагрев и образование пор. Нагреваемость может быть достигнута повышением содержания кислорода, что пропорционально повысит окисляемость шва. Это увеличивает зашлакованность, поэтому перед травлением сварного шва необходимо очистить его с помощью молотка или шлифовкой.

В связи с этим наиболее широкое распространение при полуавтоматической сварке хром-никелевых сталей получили защитные газововые смеси на основе аргона с содержанием СО2 около 2,5%. В результате диссоциации и преобразований молекул СО2 на дуге достигается более высокий нагрев с одновременным снижением окисления и уменьшения количества пор. По сравнению со смесью Ar+O2 шов получается шире, а плавление материала надежнее из-за более высокого нагрева.

Защитные смеси с дополнительным содержанием гелия могут быть использованы для улучшения характеристик текучести и увеличения скорости сварки. Содержание гелия обычно колеблется от 20% до 50%. По сравнению с аргоном энергия ионизации и теплопровдность гелия значительно выше, что создает больший нагрев детали. В результате расплав нагревается сильнее и становится более жидким. Гелий, позволяет сильнее разогреть базовый материал. На стыке свариваемых поверхностей будет хорошо видно, что при небольшом углублении шва его наплавочный валик становится шире. Газовые смеси с гелием повышают качество сварки очень вязких молибденовых сплавов хром-никелевых сплавов. Эти стали, особенно во время сварки повышенным напряжением, склонны образовывать нагар на поверхности, который удаляется с большим трудом. При использовании защитного газа, содержащего гелий количество нагара заметно снижается.

Особенности сваривания под газом

Техника сваривания полуавтоматическими устройствами практически ничем не отличается от приемов, которые применяются в традиционной электродуговой сварке. При помощи полуавтоматов можно формировать горизонтальные или вертикальные швы, делать «прихватку», делать стыки герметичными, делать сопряжения встык или внахлест.

Способы формирования остаются точно такими же, как и при использовании классических аппаратов ММА-серии. Более того, по общей схеме определяются оптимальная сила тока и режима сварки — на основе данных о толщине стыка и диаметре электрода.

Единственная особенность, которую отмечают практически все пользователи — простота соединения тонких листов металла. Поэтому чаще всего полуавтоматы используются в кузовном ремонте и при сваривании металлических конструкций из тонких листов.

В ЧЕМ КОНКРЕТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

В результате использования смесей снижается количество брызг от металла, следовательно, их меньше попадает на шов, а значит, процесс зачистки шва от брызг сокращается по времени и трудоемкости. Электроды не разбрызгиваются при сварке, следовательно, расходные материалы экономятся в процессе работ со сварочным аргоном. Металлические элементы скрепляются между собой плотно, прочно, но при этом пластично. В процессе сварки с использованием аргоновых смесей выделяется меньшее количество сварочных аэрозолей и дымов, что улучшает условия труда сварщиков. Смесь позволяет избежать в рабочем процессе проблем, которые неминуемо возникают, если соединять между собой металлы со следами ржавчины или технологической смазки, а также тогда, когда во время соединения рывками подается проволока к сварному соединению.

КАК СМЕШИВАЮТСЯ ГАЗЫ?

Для осуществления процесса смешения можно использовать ротаметр. Таким образом, смешивание происходит по месту производства сварочных работ. Но это только один вариант смешивания, который осуществляется прямо на рабочем месте сварщика. Также смеси могут быть изготовлены заранее, например, на заводе по производству газовых сварочных веществ, а также смешиваться заранее, на предприятии, до поступления газа на место сварки. Повлиять на состав смеси можно, например, при непосредственном регулировании уровня расхода каждого из газа смеси, устанавливая редуктор на баллоне с аргоном и другим компонентом на нужный уровень.