Каковы достоинства дуговой сварки в защитных газах

Дугова́я сва́рка в защи́тных га́зах — дуговая сварка с использованием газов для защиты места сварки от влияния атмосферных газов.

Содержание

Общие сведения [ править | править код ]

В англоязычной иностранной литературе именуется как gas metal arc welding ( GMA welding, GMAW ), в немецкоязычной литературе — metallschutzgasschweißen ( MSG ). Разделяют сварку в атмосфере инертного газа ( metal inert gas, MIG ) и в атмосфере активного газа ( metal active gas, MAG ).

Этим видом сварки производится ручная сварка, полуавтоматическая, автоматическая в различных пространственных положениях, черных и цветных металлов и сплавов толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.

Сущность [ править | править код ]

Способ дуговой сварки в защитных газах заключается в том, что в зону дуги поступает защитный газ. Выделяемое дугой тепло расплавляет основной металл и электрод. Остывая, металл сварочной ванны образует сварочный шов. Защитный газ изолирует расплавленный металл от газов в воздухе, препятствуя их взаимодействию.

По виду применяемых защитных газов, этот вид сварки разделяется на сварку:

  • В инертных газах;
  • В активных газах;
  • В смеси инертных и активных газах;
  • Со струйной защитой.

В качестве защитных газов в сварочном процессе используются инертные (аргон и гелий), активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы, газовые смеси (Аг + Не, Аг + СО2, Аг + О2, СО2 + О2 и др.).

Активные газы используются для обеспечения необходимых свойств шва свариваемых металлов. Используя газовые смеси, добиваются устойчивости дуги, улучшение формы шва, уменьшения разбрызгивания свариваемого металла.

Дуговая сварка в защитных газах по виду дуги различается на:

  • Сварку постоянной дугой;
  • Сварку импульсной дугой.

В зависимости от типа электродов сварка в защитных газах разделяется на сварку плавящимся или неплавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом применяются инертные газы — аргон и гелий или их смеси.

Недостатки [ править | править код ]

  • По сравнению со сваркой под флюсом необходимо применение защитных мер против светового и теплового излучения дуги.
  • Сравнительно большие размеры горелок для сварки в среде защитных газов делают сложной или невозможной сварку в узких и труднодоступных местах.
  • Необходимость в баллонах с газом увеличивает размеры и вес оборудования сварочного поста, что затрудняет его перемещение с места на место.

Преимущества [ править | править код ]

  • высокое качество соединения при работе с разными металлами и сплавами вне зависимости от пространственного положения детали;
  • широкий диапазон толщин свариваемого металла — от десятой доли до нескольких десятков миллиметров;
  • возможность визуального контроля сварочной дуги и ванны, процесса образования сварочного шва;
  • узкая зона термического воздействия;
  • при многослойной сварке не надо зачищать швы;
  • высокая производительность работ;
  • не надо удалять флюс или шлак, зачищать швы.

Оборудование [ править | править код ]

В комплект оборудования для сварки с защитными газами входят сварочная аппаратура (трансформаторы, инверторы, блоки питания, горелки, маски), газовая аппаратура (баллоны, шланги, расходомеры).

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.

Сущность способа

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

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

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

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

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

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

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

Технология сварки

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

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

Технология сварки в защитном газе

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

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

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

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

Режимы

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

Режимы сварки в углеродном газе

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

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

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.

Читайте также:  Какой домкрат лучше для уаз патриот

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

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

Камера для сваривания

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

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

Подготовка кромок и их сборка под сварку

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

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

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

Достоинства и слабые места процесса

К положительным сторонам нужно отнести следующие пункты:

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

Недостатки сварки в среде защитных газов выглядят таким образом:

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

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

Какие газы применяют

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

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

Газы, применяемые для сварки

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

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

Описание каждой версии:

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

В углекислоте

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

Сварка в углекислоте

В азотной среде

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

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

Сварка в азотной среде

Оборудование

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

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

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

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

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

Варианты защиты

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

  • маска;
  • термоустойчивые перчатки;
  • респиратор.

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

Читайте также:  Краскопульт для автомобильного компрессора

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

За последнее десятилетие XX века доля металла, наплавленного ручной дуговой сваркой, снизилась в 2 раза — с 22,6% до 11,2%, в то время как доля сварки в защитных газах возросла с 64,3% до 75,7%. Есть основания полагать, что в недалеком будущем доля ручной дуговой сварки стабилизируется на уровне 10-12%, доля полуавтоматической сварки сплошной проволокой — на уровне 40-50%, доля полуавтоматической сварки порошковой проволокой — на уровне 30-40%, доля сварки под флюсом — на уровне 5-6%. При этом сварка в защитном газе плавящимся электродом используется не только при механизированной, но и при автоматической и роботизированной сварке.

СУЩНОСТЬ И ПРЕИМУЩЕСТВА

Сварка в защитном газе является одним из способов дуговой сварки. При этом в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования. Рисунок 1 поясняет принцип дуговой сварки в защитном газе.

Преимуществами сварки в защитных газах являются:

    • высокая производительность (примерно в 2,5 раза выше, чем при ручной дуговой сварке покрытыми электродами);
      • высокоэффективная защита расплавленного металла, особенно при использовании инертных газов;
        • возможность визуального наблюдения за сварочной ванной и дугой;
          • широкий диапазон толщин свариваемых заготовок (от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров);
            • возможность сварки в различных пространственных положениях;
              • отсутствие необходимости зачищать швы при многослойной сварке;
                • узкая зона термического влияния.

                Существуют следующие разновидности сварки в защитном газе: сварка в инертных одноатомных газах (аргон, гелий), в нейтральных двухатомных газах (азот, водород) и в углекислом газе. Наиболее широкое практическое применение получили: аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе. Инертный газ гелий применяется очень редко ввиду его большой стоимости. Сварка в двухатомных газах (водород и азот) имеет ограниченное применение, так как водород и азот в зоне дуги диссоциируют на атомы, а атомарные азот и водород активно взаимодействуют с большинством металлов.

                Сварка в защитном газе может быть ручной, механизированной и автоматической. Ручная сварка применяется при соединении кромок изделий толщиной до 25-30 мм и при выполнении коротких и криволинейных швов. Механизированная и автоматическая сварка применяется при массовом производстве сварных конструкций с прямолинейными швами.

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

                При дуговой сварке применяют два способа газовой защиты: струйную местную защиту и общую защиту в камерах.

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

                При сварке со струйной защитой обеспечивается защита только зоны расплавления. Возможен подсос воздуха в реакционную зону. Поэтому с точки зрения защиты ванны ее нельзя признать совершенной. Для улучшения защиты в ряде случаев, особенно при сварке активных металлов, применяют местные камеры.

                Общая защита в герметичных камерах обеспечивает наиболее высокую степень защиты металла в процессе сварки. Это необходимо при сварке особо активных металлов и сплавов (например, титана, циркония, молибдена, тантала, ниобия и сплавов на их основе).

                ЗАЩИТНЫЕ ГАЗЫ

                Особенностью сварки в защитном газе является то, что дуга горит в струе газа, защищающего металл от вредного воздействия окружающего воздуха. Воздух в зоне сварки смещается защитным газом, который предохраняет от загрязнения расплавленный металл сварочной ванны. Загрязнение вызвано главным образом азотом, кислородом и водяными парами, содержащимися в атмосфере.

                Азот, растворившийся в сварочной ванне и оставшийся в отвердевшей стали, уменьшает вязкость и прочность сварного шва, кроме того, способствует образованию трещин. При большом содержании может вызвать пористость шва.

                Кислород, попавший в расплавленный металл, реагируя с углеродом с выделением оксида углерода, вызывает пористость шва. При этом снижается содержание углерода в металле. Кроме того, кислород реагирует и с другими элементами, содержащимися в стали с образованием шлаковых включений.

                Влага, содержащая в атмосфере, при контакте с расплавленным металлом сварочной ванны вызывает водородное загрязнение, сопровождающееся водородной хрупкостью.

                В качестве защитных газов применяют одноатомные инертные газы (аргон, гелий), активные двухатомные газы (азот, водород) и диоксид углерода (углекислый газ). Наибольшее распространение получила сварка с применением в качестве защитного газа аргона (в России наиболее распространена сварка в углекислом газе, как самом дешевом и доступном). Сварка в активных газах имеет ограниченное применение, так как азот и водород в зоне дуги диссоциируют на атомы и в таком виде активно взаимодействуют с большинством металлов.

                Теплопроводность защитного газа влияет на температуру дуги, на величину напряжения на дуге и количество тепловой энергии, передаваемой в сварной шов. С увеличением теплопроводности газа для сохранения стабильного горения дуги необходимо увеличивать напряжение на дуге. Например, теплопроводность гелия и углекислого газа значительно выше аргона, из-за этого они передают больше тепловой энергии в сварной шов. Следовательно, гелий и углекислый газ требуют для поддержания стабильной дуги большего напряжения и большей мощности источника сварочного тока.

                При выборе защитного газа необходимо учитывать совместимость газа со свариваемым металлом и материалом электрода. Например, углекислый газ и газовую смесь с добавлением кислорода нельзя использовать для сварки алюминия, так как поверхность металла покрывается тугоплавкой оксидной пленкой. Тем не менее, добавка к защитному газу СО2 и О2 полезна при GMAW сварке сталей. Они придают устойчивость дуге и улучшают слияние металла сварочной ванны с основным металлом. Защитный газ также определяет способ передачи металла и глубину проплавления.

                Аргон (Ar). Газообразный аргон получают из воздуха и остаточных газов аммиачных производств. Аргон не вступает во взаимодействие с расплавленным металлом сварочной ванны и предохраняет ее от воздействия кислорода и азота воздуха. Используется аргон при сварке плавящимся электродом в качестве защитной среды при сварке цветных металлов и сплавов на их основе (алюминий, медь, магниевые сплавы), химически активных металлов (цирконий и титан), нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сплавов и легированных сталей различных марок.

                Аргон обеспечивает прекрасную свариваемость, хорошее проплавление и качественный сварной шов для всех перечисленных выше металлов. Для сварки черных металлов аргон обычно используется в смеси с другими газами — кислородом, гелием, двуокисью углерода или водородом. Низкий ионизационный потенциал аргона помогает получить превосходный профиль сварочного шва и стабильные показатели сварки.

                Аргон — широко распространенный защитный газ, применяемый для сварки неплавящимся электродом. Он позволяет получать и сохранять хорошую и устойчивую дугу от начала до конца сварки из-за его низкого ионизационного потенциала. Хотя для сварки неплавящимся электродом в целом аргон применяется гораздо чаще, чем гелий, однако при сварке тонколистового алюминия (менее 12 мм) аргон обязательно нужно смешивать с гелием, чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом на постоянном токе.

                Аргоновая дуга имеет высокую концентрацию энергии в центральной области дуги и как следствие — глубокое проплавление.

                Аргон — жидкость при температуре -185,9 °С, при нормальных условиях — газ. Аргон не оказывает опасного воздействия на окружающую среду. Газообразный аргон тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что вызывает кислородную недостаточность и удушье.

                Читайте также:  Как сделать форсунку для отработки своими руками

                Газообразный аргон транспортируется в стальных баллонах (ГОСТ 949-73) серого или черного цвета с зеленой полосой и зеленой надписью под давлением 150 кгс/см2. Для перевозок автомобильным транспортом баллоны среднего объема помещают в металлические специальные контейнеры (поддоны). В табл. 1 приведены технические требования, предъявляемые к газообразному аргону.

                Гелий (Не). Газообразный гелий получают из природного и нефтяного газов. Газообразный гелий — инертный газ без цвета, запаха и вкуса. Жидкий гелий — бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), 4,215 °К (-268,9 °С) и плотностью 124,9 кг/м3. Гелий не токсичен, не горюч, не взрывоопасен. При высоких концентрациях в воздухе вызывает состояние кислородной недостаточности и удушье.

                Гелий используется, когда для улучшения сплавления требуется повышенное тепловложение и когда требуются большее проплавление и высокая скорость сварки. Гелиевая дуга менее стабильная, чем аргоновая. По сравнению с аргоном, гелий имеет большую теплопроводность. Гелиевый столб дуги шире, чем аргоновый, с меньшей плотностью энергии и, как следствие, в отличие от аргона имеет поверхностное проплавление.

                Сварка с применением гелия дает широкий шов с малым проплавлением. Высокий потенциал ионизации вызывает повышенное тепловложение, что, в свою очередь, повышает текучесть металла сварочной ванны и улучшает слияние. Гелиевая дуга в отличие от аргоновой при сварке алюминия на переменном токе не обладает очищающим действием.

                Гелий часто смешивают с аргоном в различной пропорции. Это позволяет использовать положительные характеристики обоих газов. Добавка аргона улучшает устойчивость дуги. При сварке алюминия дуга обладает очищающим действием. Наличие гелия улучшает свариваемость металла.

                Гелий газообразный перевозят в стальных баллонах (ГОСТ 949-73) коричневого цвета с надписью белого цвета в специализированных контейнерах, предназначенных для перевозки гелия, всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта. В табл. 2 приведены технические требования, предъявляемые к газообразному гелию.

                Диоксид углерода (СО2). Диоксид углерода (двуокись углерода, углекислый газ) высокого давления и низкотемпературный получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная.

                Жидкая двуокись углерода применяется для создания защитной среды при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструкционных и специальных сталей. Углекислый газ, подаваемый в зону дуги, не является нейтральным. Так, под действием высокой температуры диссоциирует на оксид углерода и свободный кислород (СО2 СО + О). При этом происходит некоторое окисление расплавленного металла сварочной ванны, и, как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами.

                Для уменьшения окислительного действия свободного кислорода (при сварке плавящимся электродом) применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марганца, кремния). При этом получается беспористый шов с хорошими механическими свойствами.

                Преимущество сварки в среде СО2 — большая скорость сварки и глубокое проплавление. Основной недостаток — крупнокапельный перенос электродного металла и высокий уровень разбрызгивания. Поверхность сварного шва при сварке в среде СО2 обычно сильно окислена.

                Диоксид углерода является химически активным газом и не может использоваться для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Высокий окислительный потенциал газа может привести к разрушению вольфрамового электрода.

                Газообразная двуокись углерода — газ без цвета и запаха при температуре 20 °С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), имеет плотность 1,839 кг/м3. Жидкая двуокись углерода — бесцветная жидкость без запаха. Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна, тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При концентрациях в воздухе более 5% (92 г/м3) двуокись углерода может вызвать явление кислородной недостаточности и удушье.

                Жидкую двуокись углерода высокого давления поставляют в баллонах (ГОСТ 949-73) вместимостью до 50 дм3, в спецтаре по нормативно-технической документации для автотранспорта. Баллоны с двуокисью углерода окрашиваются в черный цвет с желтой надписью . В табл. 4 приведены технические требования, предъявляемые к диоксиду углерода.

                Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется устанавливать баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 10-15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух.

                Часть влаги задерживается в диоксиде в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва. Кроме того, при выходе из баллона от резкого расширения происходит снижение температуры диоксида, и влага, конденсируясь в редукторе (регуляторе давления), забивает каналы и даже полностью перекрывает выход газа. Для предупреждения замерзания влаги между баллоном и редуктором устанавливают электрический подогреватель.

                Азот (N2). Азот жидкий и газообразный получают из атмосферного воздуха способом глубокого охлаждения.

                Газообразный азот — относительно инертный по своим свойствам газ без цвета и запаха плотностью 1,25046 кг/м3 при 0 °С и давлении 101,3 кПа. Удельный объем газообразного азота равен 860,4 дм3/кг при давлении около 105 Па и температуре 290 °К. Жидкий азот — бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения 77,35 °К при давлении 101,3 кПа и удельным объемом 1,239 дм3/кг при температуре 77,35 °К и давлении 101,3 кПа.

                Азот не оказывает опасного влияния на окружающую среду. Нетоксичен, но дыхание в среде с содержанием кислорода менее 19% обычно опасно для жизни. Газообразный азот перевозят в стальных баллонах малого и среднего объема (ГОСТ 949-73). Цвет баллона — черный. В табл. 5 приведены технические требования, предъявляемые к азоту.

                Кислород (О2). Кислород получают из атмосферного воздуха способом низкотемпературной ректификации, а также путем электролиза воды.

                Кислород является химически активным газом и не может использоваться для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Высокий окислительный потенциал газа может привести к разрушению вольфрамового электрода.

                Кислород — бесцветный газ без запаха и вкуса. Температура кипения -183,0 °С, температура плавления -218,8 °С. Кислород не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, увеличивает способность материалов к горению. При взаимодействии с горючесмазочными веществами взрывается. Длительная ингаляция газообразного кислорода вызывает поражение органов дыхания и легких.

                Технический газообразный кислород транспортируют в стальных баллонах (ГОСТ 949-73) голубого цвета. В табл. 6 приведены технические требования, предъявляемые к кислороду.

                Водород (Н2). Водород является горючим газом, добавляется к защитным газам при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом аустенитной нержавеющей стали для снижения оксидирования. Добавка водорода также обеспечивает более высокую температуру и сжатие дуги, что, в свою очередь, увеличивает глубину проплавления металла.

                Если рассматривать применение сварочных газов только с точки зрения получения наилучшей защиты реакционного пространства сварочной дуги от наружного воздуха, то оптимальным защитным газом будет аргон. Аргон тяжелее воздуха (плотность 1,78 кг/м3), обладает низким потенциалом ионизации (15,7 В), не вступает в химические взаимодействия с другими элементами и в достаточных количествах содержится в свободном виде, что позволяет получать его из воздуха в ректификационных установках.

                В настоящее время аргон широко применяется в качестве защитного газа при сварке алюминиевых сплавов и высоколегированных сталей (особенно нержавеющих хромоникелевых). Однако при сварке углеродистых и низколегированных сталей основных структурных классов на российских предприятиях для MIG/MAG процесса продолжают использовать преимущественно углекислый газ (СО2).

                Между тем применение аргона позволяет повысить температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. При этом проплавление приобретает «кинжальную» форму, что дает возможность выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла больших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных инертных газов) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные проволоки.

                Ссылка на основную публикацию