Какой защитный газ применяется при сварке алюминия

Сварка алюминия газом

Главные затруднения появляются потому, что имеется большой шанс образования брака. Коэффициент расширения способствует нестандартной усадке, поэтому стоит следить как за режимами сварки, так и за толщиной формирования шва. Несмотря на это часто возникают различные микротрещины и поры, для защиты которых используется особая среда. При сваривании алюминия при помощи газа можно достигнуть двух целей сразу, таких, как температурное воздействие для расплавления, и наличие защищающей среды от вредных внешних факторов.

Несмотря на все это, приходится бороться со свойством высокой текучести алюминия в расплавленном состоянии. Газовое сваривание помогает справляться с подобными ситуациями, но все же она имеет свои способности, которые не стоит забывать. Сваривание аргоном является весьма эффективным способом, но он не имеет соотношения с газовым свариванием, поскольку тут главным источником является электрическая дуга. Основной проблемой приходится удаление оксидной пленки, которая расплавляется при температуре 2000 градусов, в то время как плавление алюминия начинается при 700.

Преимущества

• Газовое сваривание алюминия происходит на небольшой скорости, благодаря чему шов качественно формируется, процесс варки происходит гораздо дольше в отличие электродуговой;
• Применение рабочего газа в качестве защиты сварочной ванны, от попадания в нее различной грязи, мусора, и атмосферного воздуха;
• Отсутствие применение электродов с обмазкой, где часто содержится водород, приводящий к появлению напряжения в металле;
• Высокий уровень качества сваривания, в независимости от опыта сварщика;
• Возможность производить длинные неотрывные швы, благодаря использованию присадочного материала;
• Преимущественно проще работать с тонкими листами;
• Применение газового пламени для подогрева и остывания детали.

Недостатки

• Применение газа, из-за которого требуются усиленные меры по технике безопасности;
• Подготовительные к процессу работы и уборка рабочего места в окончании занимают максимум времени;
• Весьма дорогостоящее оборудование в отличии других видов сваривания
• Используется множество приспособлений.

Материалы и инструмент

Для осуществления газового сваривания алюминия потребуются необходимые приспособления такие как:

• Газовая горелка – через нее происходит подача газа для сварки металла. Разновидностей горелок множество, но все они имеют два отверстия для подачи газа и возможность регулировать параметры;

• Шланги – соединяются между баллоном и горелкой, требуется особое внимание, поскольку небрежное обращение может привести к утечке газа из-за трещин;

• Баллон с газом — здесь сварка металла происходит в основном благодаря кислороду, так же существуют другие газы как ацетилен и пропан;

• Присадочный материал – в основном это проволока, которая подается в качестве основного материала, формирующая сваривание. Виды проволоки подбираются идентично, в соответствии с качествами подготовленной к свариванию алюминиевой заготовке. Если производить газовое сваривание алюминия толщиной до 2мм, то проволока должна быть 1-1.5мм. Когда толщина до 5мм, проволока должна составлять 1.5-3мм, а больше 5мм, — проволока от 4мм и выше.

Подготовка кромок

При газовом сваривании алюминия очень сложно достичь требуемой глубины провара, поэтому для качественного шва нужно скашивать кромки. Когда толщина листа меньше 4мм, скос не является обязательным, поскольку температуры плавления горелки хватит для соответствующего провара.

В остальных случаях нужно совершить скос под углом от 30 до 45 градусов, наклон увеличивается, если толщина заготовки будет другая. Возможно, понадобится много проволоки, однако качество шва будет соответствовать проделанной работе. В завершении зачистка производится с помощью болгарки, напильника, или других подобных приспособлений.

Пошаговая инструкция

1. Вначале заготовку требуется хорошенько почистить, снять жир, удалить оксидную пленку, и произвести скос кромок;

1. Далее следует разложить флюс на месте будущего шва, он увеличит качество свариваемости, и предотвратит появление оксидной пленки на протяжении всего процесса;
2. Требуется разогреть металл до необходимой температуры, что бы избежать деформации от перепада температуры, и плавления флюса;
3. После начинается основной процесс сварки алюминия, где производится подача проволоки, на место образования валика шва;
4. После завершения процесса, требуется понемногу понижать температуру горелки, разогревая металл, что бы избежать теплового напряжения;
5. После того как деталь остынет, требуется отбить шлак и почистить ее до необходимого вида.

Меры осторожности

Процесс газового сваривания алюминия является опасным для жизни, как и другие разновидности сварки с применением газа. Перед началом процесса требуется убедиться в исправности оборудования, внимательно просмотрев стрелки манометра. Баллон следует поставить в радиусе 5 метров от места сварочных работ, поскольку пламя горелки может привести к взрыву. Бережно обращаться со шлангами не повредив их, поскольку может произойти утечка газа, что тоже не безопасно.

Как варить алюминий полуавтоматом? Технология сварки с использованием защитного газа и присадочного материала

На поверхности алюминия всегда образуется оксидная плёнка, её нужно удалять, иначе варить металл будет крайне сложно, а полученная деталь будет низкого качества.

Чаще всего полуавтомат используют, когда нужно что-то наплавить или закрыть зазор.

У алюминия высокая теплопроводность, а работать с ним нужно при низких температурах.

Подготовка материала к сварке

Перед процессом нужно сделать следующее:

• отшлифовать поверхность;
• убрать налёт и оксидную плёнку: щётками, специальными машинками или флюсами;
• обезжирить поверхность ацетоном;
• расшить кромки (если толщина заготовки более 5 мм);
• края деталей обрезать под углом 30-45 градусов и обработать флюсом;
• чтобы детали не деформировались, их нужно заранее подогреть.

Технология сварки алюминия полуавтоматом

Соблюдаются следующие условия:

1. Проволоку нужно подавать плавно, всегда впереди горелки.
2. Горелку двигать всегда вдоль шва.
3. Скорость работы – максимальная.
4. Если при работе используются тонкие пластинки металла, нужно подложить под него нержавейку, чтобы не прожечь.
5. Важно учитывать усадку металла: коэффициент его расширения выше, чем у других.
6. Необходимо как можно точнее выставить параметры аппарата и скорость подачи присадочного материала.
7. Использовать защитный газ – аргон или смесь аргона и гелия.
8. После работы подождать, пока металл остынет и проверить качество соединения с помощью керосина.
9. Обработать шов и придать ему эстетический вид.

Схема сварки алюминия полуавтоматом

Какой защитный газ используют

При работе на полуавтомате с алюминием рекомендуют использовать аргон или смесь аргона с гелием. Последнюю смесь применяют для заготовок с большим сечением.

В отдельных случаях полуавтоматическая сварка данного металла может выполняться и без газа, но тогда необходимо использовать специальную порошковую проволоку, испарения которой формируют защитную среду, либо осуществлять процесс под слоем флюса.

Аргон создаёт защитный слой, который ослабляет воздействие атмосферного воздуха, следовательно, на шве будет меньше различных окисей.

Использование газа замедляет рабочий процесс, зато результат – высокое качество полученного шва.

Можно ли варить алюминий полуавтоматом без защитного газа

Иногда алюминий варят без газа, но чтобы вокруг металла была защитная среда, используют порошковую проволоку. Её испарения защищают металл от образования окисей.

Оборудование и его настройка

С алюминием можно работать на любом оборудовании, но чаще всего сварка этого металла проходит на импульсных или инверторных сварочных аппаратах.

Инвертор (ТИГ) работает на переменном токе высокой частоты, процесс сварки значительно дольше импульсного.

Полуавтомат для сварки алюминия должен соответствовать следующим требованиям:

• наконечник под алюминий должен быть на 0,2-0,3 мм больше, чем диаметр проволоки;
• проволока должна быть тоже алюминиевая;
• шланг не должен быть длиннее 3 метров, без скрученных участков;
• канал подачи лучше заменить на тефлоновый;
• механизм подачи сварочного полуавтомата оснастить 4 роликами с U-образными канавками.

Примерная стоимость полуавтоматических аппаратов для сварки на Яндекс.маркет

Перед началом работы нужно правильно выставить рабочие режимы полуавтомата: напряжение, силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, полярность и внимательно подобрать расходные материалы.

Приблизительные параметры для металла толщиной 2 мм: напряжение 15 В, сила тока 140-150 А.

Присадочный материал для работы

Присадочную проволоку, с помощью которой варят алюминий, производят по двум стандартам:

Важно использовать проволоку сразу после распаковки коробки. В открытой среде она хранится недолго. Воздух ухудшает её качественные характеристики и окисляет.

Техника безопасности при работе

Обязательно нужно соблюдать меры безопасности во время сварочного процесса:

• проверить технику и целостность электрических проводов перед работой;
• работать в специальной защитной одежде и маске;
• не варить на открытом воздухе под дождём;
• если процесс сварки идёт с защитным газом, отодвинуть баллоны минимум на 5 метров от места сварки.

Плюсы и минусы сварки полуавтоматом

1. Экономичность: себестоимость полуавтомата ниже аргоновой сварки.
2. Полуавтомат – универсальная и относительно несложная техника.
3. Процесс сварки занимает немного времени, поскольку присадочная проволока подаётся автоматически.

1. Если не использовать защитный газ, швы получаются некачественными.
2. Если нет возможности использовать газ, нужно обязательно использовать флюс.
3. Высокая скорость электрической сварки усложняет процесс формирования нормального валика шва.

Газовая сварка алюминия

Алюминий и его сплавы широко применяют в промышленности в виде листов, труб и другого профильного материала. Сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легированием их марганцем (Mn), магнием (Mg), кремнием (Si), никелем (Ni), хромом (Сr) и другими элементами. Алюминиевые сплавы делят на две группы – деформируемые и литейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относят сплавы алюминия с Mg или Мn, а к термически упрочняемым – дюралюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В-95. Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силумины – сплавы алюминия с кремнием Si (4-12% Si). Литейные сплавы применяют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Основной трудностью при сварке алюминия является образование на его поверхности оксидной пленки с температурой плавления 2050°С, которая затрудняет плавление металла и сплавление свариваемых кромок. Оксидная пленка имеет плотность 3,85 г/см 3 и остается на поверхности сварочной ванны. Другая трудность при газовой сварке алюминия заключается в том, что при нагреве алюминий не меняет цвет, и поэтому трудно уловить момент начала его плавления. Для этого требуются опыт и навык сварщика.

При газовой сварке алюминия необходимо учитывать низкую температуру плавления и высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени. При газовой сварке алюминия возникают также значительные остаточные напряжения и деформации, связанные с высокими значениями коэффициента теплового расширения этих сплавов. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла:

Толщина свариваемого металла, мм	до 1,5	1,6-3,0	3,1-5,0	5,1-10,0	10-15
Диаметр присадочной проволоки, мм	1,5-2,5	2,5-3	3-4	4-6	6-8

Для газовой сварки алюминия и его сплавов согласно ГОСТ 7871-75 используют 11 марок присадочной проволоки: Св-А97, Св-А5с, Св-АМц, Св-Мг3, Св-АМг5, Св-АМг6, Св-АМг7, Св-АК3, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При сварке алюминия используется сварочная проволока Св-АК5. Сплавы алюминий-магний сваривают сварочной проволокой Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АМг3, Св-АМг5, в качестве присадка используют проволоку Св-АМц и Св-АК5.

Согласно ГОСТ 7871-75, применяют следующие диаметры сварочной проволоки: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10; 11; 12 мм.

Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую поверхность, без трещин, закатов и вмятин. Проволока поставляется в бухтах, масса бухты не должна превышать 40 кг. При сварке литейных алюминиевых сплавов применяют присадочной металл того же состава, что и основной. Основным видом соединений при газовой сварке деталей из алюминия и его сплавов являются стыковые соединения. Применение тавровых, угловых и особенно нахлесточных соединений не рекомендуется. Зазор между свариваемыми деталями следует устанавливать, руководствуясь данными, приведенными в таблице.

Толщина деталей в стыковой соединении, мм	Величина зазора, мм	Расстояние между прихватами, мм
До 1,5	0,5-1,0	20-30
1,6-3,0	0,8-2,0	30-50
3,1-5,0	1,8-3,0	50-80
5,0-10,0	2,5-4,0	80-120
10,1-15,0	3,5-5,0	120-211
15,1-50,1	4,5-6,0	200-360

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выполняют без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно делается V-образный скос кромок (угол 30-35° с каждой стороны). При толщинах свыше 12 мм рекомендуется двусторонняя Х-образная разделка кромок (угол 30-35° с каждой стороны). Разделку кромок осуществляют механическим способом. Кромки свариваемых деталей и присадочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30-40 мм с каждой стороны шва и обезжирить. Присадочную проволоку и свариваемые кромки промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, составленном из 20-25 г едкого натра и 20-30 г углекислого натрия на 1 дм 3 воды при температуре 65°С с последующей промывкой в проточной воде. После этого кромки и присадочную проволоку травят в течение 2 мин в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты или в 15%-ном растворе азотной кислоты. После травления детали и проволоку промывают в горячей, а потом в холодной воде и протирают ветошью.

Для удаления оксидов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения оксидной пленки при газовой сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочноземельных элементов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений. Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приготовленной на воде или спирте. Для разведения флюса применяется фарфоровая, стеклянная или эмалированная посуда, разводят флюс в необходимом количестве из расчета хранения его 4-5 ч. Более длительное хранение флюса в разведенном состоянии снижает его активность.

Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготовленные кромки детали и на прилегающие к шву поверхности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

Содержащиеся во флюсах фтористые соединения растворяют в расплавленном состояний оксид алюминия. Хлористые соли лития отнимают кислород от оксида алюминия. Все флюсы для сварки алюминия, особенно те, которые содержат хлористый литий, очень гигроскопичны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках и открывают лишь перед употреблением. При выполнении прихватки флюс наносят только на присадочный металл. После сварки остатки флюса необходимо удалять с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для предотвращения коррозии сварного соединения. Сварные швы очищают металлической щеткой с последующей промывкой 2%-ным раствором азотной кислоты, затем горячей водой и просушкой.

При газовой сварке алюминия и его сплавов пламя берется нормальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускается, так как свободный кислород окисляет алюминий, а избыток горючего газа приводит к сильной пористости шва. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75 дм 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого изделия. Расход ацетилена в зависимости от толщины свариваемого металла приведен ниже:

Толщина металла, мм	Расход ацетилена, дм 3 /ч
1,5	50-100
1,6-3	100-200
3,1-5	200-400
5,1 -10	400-700
10,1-15	700-1200
15,1-25	900-1200
25,1-50	900-1200

Газовую сварку выполняют восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхности 3-5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла в начале сварки должен составлять почти 90°, а затем по мере прогрева свариваемых деталей угол устанавливается в зависимости от их толщины. Мундштук горелки располагают под углом 20-45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40- 60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сварочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При газовой сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм поперечных колебаний не делают, а при. больших толщинах в процессе сварки горелки выполняют различные поперечные колебания. При сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При газовой сварке алюминия необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50-100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении. Сварочный процесс должен выполняться непрерывно, отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые детали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать до температуры 300-350°С. Подогрев осуществляется в электрических, газовых печах или газовыми горелками. Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с общим подогревом до температуры 250°С, отливки из силумина – до температуры 350-400°С. При заварке трещин концы их засверливают, разделывают до определенного угла и заваривают от середины к краям. Длинные трещины заваривают обратноступенчатым способом.

Выбираем сварочный защитный газ

Защитный газ играет наиважнейшую роль в процессе создания качественного сварного соединения для следующих видов сварки:

• MIG – Metal Inert Gas. Метод дуговой сварки в защитной среде инертного газа с помощью плавящегося электрода в виде стальной или иной проволоки в зависимости от типа соединяемого металла.
• MAG – Metal Active Gas. Так же, метод полуавтоматической сварки, но уже в среде активного газа.
• TIG – Tungsten Inert Gas. Технология дуговой сварки в среде инертного газа неплавящимся электродом.

Зачем нужен защитный газ в сварке?

Сварочная ванна подвержена негативному влиянию кислорода из атмосферы, который может ослабить коррозионную стойкость шва, снизить его прочность и привести к образованию пор. Поток газа заключает сварочную ванну в защитную оболочку, предохраняя от вредного внешнего воздействия атмосферного воздуха, тем самым защищая затвердевающий расплавленный сварной шов от окисления, а также от содержащихся в воздухе примесей и влаги.

Виды защитных газов.

Инертные. Вид газов, которые химически не взаимодействуют с нагретым металлом и не растворяются в нем. Предназначены для сварки алюминия, магния, сварки титана и их сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом.

Пример: Аргон, Гелий, Азот (только при сварке меди и медных сплавов).

Активные. Вступают в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяются в нем.

Пример: Углекислый Газ, Водород, Кислород, Азот.

Основные сварочные газы:

Бесцветный, неядовитый, взрывобезопасный газ без вкуса и запаха. Обычно используются для аргонодуговой TIG сварки для всех материалов и MIG сварки цветных металлов, например алюминий. Аргон химически инертен, что делает его пригодным для сварки химически активных и тугоплавких металлов.
Этот газ имеет низкую теплопроводность и потенциал ионизации, что приводит к низкой передаче тепла на внешнюю область сварочной дуги. В результате формируется узкий столб дуги, который в свою очередь, создает традиционный для сварки в чистом аргоне профиль сварочного шва: глубокий и относительно узкий.

Хранится и транспортируется в баллонах серого цвета с зеленой надписью.

• ГЕЛИЙ

Легче воздуха, без запаха, цвета, вкуса, не ядовит. Является одноатомным инертным газом. Чаще всего используется для аргонодуговой TIG сварки цветных металлов и для сварки в потолочном положении. Имеет высокую проводимость тепла и потенциал ионизации. При сварке гелием профиль сварочного шва получается широким, хорошо смочен по краю и с довольно высоким тепловложением. Благодаря этим особенностям его чаще всего используется в качестве добавок к аргону и применяется для сваривания химически чистых или активных металлов, алюминиевых или магниевых сплавов, для обеспечения большой глубины проплавления. Хранится и транспортируется в коричневых баллонах с белой надписью.

• УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ

Углекислый газ обеспечивает довольно глубокое проплавление, поэтому популярен при сварке толстого металла.

К недостаткам сварки в среде углекислого газа относится менее стабильная сварочная дуга, приводящая к большому образованию брызг. Также его возможна работа только на короткой дуге. Обычно используется для полуавтоматической MAG сварки короткой дугой и MAG сварки порошковой проволокой.

Хранится и транспортируется в баллонах черного цвета с желтой надписью.

Сварочные газы, используемые как компоненты сварочной смеси газов:

Смеси газов имеют более высокие технологические показатели, чем чистые газы. При применении их в сварочном процессе мы получаем: мелкокапельный перенос жидкого металла, формирование качественного шва, уменьшение потерь на разбрызгивание.

• КИСЛОРОД.

Кислород – двухатомный, активный защитный газ. Обычно используется для MIG MAG сварки как один из компонентов сварочной смеси, в концентрации менее 10%.

Кислород обеспечивает очень широкий профиль сварочного шва с неглубоким проплавлением и высокое тепловложение на поверхности металла. Кислородо-аргонные смеси обладают характерным профилем проплавления сварочного шва в виде «шляпки гвоздя». Кислород также используется в тройных смесях с СО₂ и аргоном, где он обеспечивает хорошую смачиваемость и преимущества струйного переноса.

Хранится и транспортируется в баллонах голубого цвета с черной надписью.

• ВОДОРОД.

Водород – двухатомный, активный газ. Применяется при сварке аустенитной нержавеющей стали для удаления оксида и повышения тепловложения. В результате получается широкий сварочный шов с увеличенным проплавлением.

Концентрация в сварочной смеси обычно не более 10%, а при плазменной резке нержавеющей стали от 30 до 40%.

Хранится и транспортируется в баллонах зеленого цвета с красной надписью.

• АЗОТ.

Азот используется реже всего для защитных целей сварочной ванны. Он, в основном, используется для того, чтобы повысить коррозионную стойкость в дуплексных сталях.

Выбор защитного газа для сварки

Работники авторемонтных мастерских, монтажники и другие специалисты по сварочным работам в ходе сварки нередко применяют природный газ и разнообразные газовые смеси. О том, какие бывают газы, об их особенностях и свойствах вы узнаете из нашей статьи. Мы приведем также рекомендации по выбору и использованию того или иного защитного газа при разных методах сварки и в зависимости от свариваемого материала.

Содержание

Для чего нужны защитные газы при сварке и резке

Защитный газ является немаловажным компонентом, обеспечивающим производительность и достойное качество сварочного процесса. Наименование защитного газа говорит само за себя, он нужен для защиты твердеющего расплавленного сварочного шва от окисления, а также от имеющейся в воздухе влаги и примесей, способных снизить устойчивость шва к коррозийным процессам, привести к возникновению пор и ослабить прочность шва, повлияв на геометрию сварного соединения. К тому же защитный газ охлаждает сварочный пистолет.

Какие типы газов для сварки и резки используются: их свойства и особенности применения

В качестве защитных газов, применяемых для сварки, используются инертные и активные газы, а также их смеси.

1. Инертные газы для сварки. Инертными именуются газы, которые не способны к химическим реакциям и практически не растворяются в металлах. Атомы таких газов наделены наружными электронными оболочками, заполненными электронами, чем и объясняется их химическая инертность. К ним относятся аргон, гелий и их смеси.

Аргон (Ar) — инертный газ, не вступающий в химические реакции с расплавленным металлом и иными газами в зоне горения дуги. К достоинствам этого инертного газа относится то, что он на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой. Чаще всего Ar применяется в качестве защитного газа в процессе аргонодуговой TIG сварки, MIG/MAG сварки. Примеры свариваемых металлов при помощи аргона и особенности применения приведены ниже в таблице 1.

Аргон как защитный газ востребован:

• в строительстве и машиностроении (при сварке деталей из высоколегированной стали; оперативная резка металлов, включая и толстые листы тугоплавких металлов);
• в горнодобывающей промышленности и металлургии (выплавка металлов; удаление газовых включений из жидкой стали).

Гелий (He) как и Ar является химически инертным, но отличается от него тем, что гораздо легче воздуха, что делает защиту сварочной ванны более сложным процессом, требующим больших затрат защитного газа. Гелий применяется как инертный защитный газ в ходе сварки нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, активных и химически чистых материалов. Он обеспечивает повышенное проплавление, в связи с чем, иногда используется с целью проплавления толстых металлических листов или получения шва специальной формы. Но из-за повышенного расхода и высокой стоимости гелия в сравнении с аргоном сфера его применения достаточно ограничена.

Гелий (He) как защитный газ используется:

• при сварке нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, химически чистых и активных материалов.

1.1. Инертные газовые смеси включают обычно аргон и гелий. Имея большую плотность, чем гелий, такие смеси обеспечивают более надежную защиту металла сварочной ванны от воздуха.

Если необходимо сварить химически активные металлы часто применяют инертную смесь, содержащую 60—65 об. % He, 40-35 об. % Ar. Инертные газовые смеси заметно дороже чистого аргона, но обеспечивают более интенсивное выделение теплоты электрической дуги в месте сварки. Это является значимым при полуавтоматической сварке металлов, характеризующихся высокой теплопроводностью.

2. Активные газы для сварки. Это газы, обеспечивающие защиту сварки от доступа воздуха и при этом вступающие в химические реакции со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем.

Углекислый газ (CO2) (двуокись углерода) является бесцветным не ядовитым газом, растворимым в воде, он тяжелее воздуха. Газ углекислый для сварки не должен иметь минеральных масел, глицерина, сероводорода, соляной, серной и азотной кислоты, спирта, эфиров, аммиака, органических кислот и воды. Из-за редкости сварочной углекислоты 1 сорта для сварки применяется сварочная углекислота 2 сорта и пищевая углекислота. Но, повышенное содержание водяных паров в такой углекислоте при сварке ведет к возникновению пор в швах и снижению пластических свойств сварного соединения.

В сварочном процессе может использоваться и твердая двуокись углерода, соответствующая ГОСТ 12162—66 двух марок — пищевая и техническая. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей применяется так же газовая смесь углекислого газа с кислородом (СО2 + + О2). Используют смесь, которая включает 30 об. % кислорода. Смесь СО2 + О2 оказывает более интенсивное окисляющее действие на жидкий металл, в отличие от чистого углекислого газа.

Углекислый газ в качестве защитного применяется:

• в строительстве и машиностроении (электросварка; процессы тонкой заточки, холодная посадка частей машин)

Кислород (O) включен в газовые смеси СО2 + О2 и Аr + О2. Это бесцветный газ, не имеющий запаха, поддерживающий горение. В случае охлаждения до температуры -183 гр. Цельсия кислород превращается в подвижную жидкость голубого цвета, а при температуре -219 гр. Цельсия замерзает. Кислород гарантирует очень широкий профиль сварного шва, характеризующийся неглубоким проплавлением, а также обеспечивает высокое тепловложение на металлической поверхности. Кислородо-аргонные смеси отличаются особым профилем проплавления сварочного шва, напоминающим «шляпку гвоздя».

Кислород как защитный газ бывает необходим:

• в строительстве и машиностроении (кислородно-ацетиленовая газорезка и газосварка металлов, наплавка и напыление металлов, плазменный раскрой металлов)

Водород (H) не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Водород не подходит для мартенситных или ферритных сталей из-за образования трещин, он может использоваться в концентрации от 30 до 40% с целью плазменной резки нержавеющей стали – для повышения мощности и уменьшения шлака.

• Водород нашел применение при атомно-водородной сварке.

Азот (N) – газ без цвета и запаха, который не горит и не поддерживает горение. В соответствии с ГОСТом 9293—59, азот бывает четырех сортов: электровакуумный, газообразный газообразный 1-го сорта, газообразный 2-го сорта и жидкий. Включение азота в этих сортах должно быть соответственно не менее об.%: 99,5; 99,9; 99 и 96. Главной примесью в каждом из них является кислород.

Азот в качестве защитного газа чаще всего используется:

2.1. Смеси инертных и активных газов все чаще используются в процессе сварки плавящимся электродом сталей различных классов по причине их технологических преимуществ. К ним относятся:

• высокая стабильность дуги, благоприятный характер переноса электродного металла через дугу,
• меньшая, если сравнивать с активными газами степень химического воздействия на металлическую поверхность сварочной ванны.

Добавка к аргону незначительного количества кислорода либо иного окислительного газа существенно увеличивает устойчивость горения дуги, и улучшает качество образования сварных соединений. Кислород в атмосфере дуги обеспечивает мелкокапельный перенос электродного металла.

Выбор газа для определенного типа свариваемого металла

Какой газ используется при сварке того или иного металла, один из самых часто встречаемых вопросов новичков в сварке на тематических форумах. Примеры применения разнообразных защитных газов и газовых смесей для сварки различных металлов приведены в таблице.

Свариваемый металл	Защитный газ, используемый при сварке	Особенности процесса сварки
Углеродистая сталь	75% Ar+25% CO2	Большая скорость сварочного процесса без прожогов металла толщиной до 3 мм, минимум деформации и брызгообразования
	CO2	Глубокое проплавление, большая скорость сварки
Нержавеющая сталь	90% He+7,5% Ar+2,5% CO2	Отсутствие окисления свариваемого металла и прожога, небольшая околошовная зона,
Низколегированная сталь	60-70% He+25-35% Ar+4,5% CO2	Высокая ударная вязкость, минимальная реакционная способность,
	75% Ar+25% CO2	Достаточная прочность, небольшое набрызгивание по контуру сварного соединения, высокая устойчивость дуги.
Алюминий и его сплавы	Ar	Стабильная дуга и отличная передача электродного материала в ходе сварочного процесса деталей толщ. до 25 мм
	35% Ar+65 % He	Большее тепловложение, в сравнении со сваркой чистым аргоном, улучшенная характеристика слияния, используется при сварке металла толщ. 25- 76 мм
	25% Ar+75 % He	Максимум тепловложения, незначительная пористость, используется при сварке металла более 76 мм
Магниевые сплавы	Ar	Безупречное качество шва (чистота)
Нержавеющая сталь	Ar-1% O	Улучшенная стабильность дуги, хорошее слияние контура валика сварного шва, более жидкая управляемая сварочная ванна, минимальные прожоги при сварке тяжелых нержавеющих сталей
	Ar+2% O	Устойчивая дуга, слияние и скорость сварки, чем при содержании 1 % кислорода, используется для сваривания тонких нержавеющих сталей
Углеродистая сталь	Ar+1-5% O	Улучшенная стабильность дуги, отличное слияние контура валика сварного шва, более жидкая управляемая сварочная ванна, минимум прожогов, скорость сварки больше в сравнении со сваркой чистым аргоном
	Ar +3-10%	Красивый сварной шов, сварка только с позиционированием электрода, минимальное брызгообразование
Низколегированные стали	Ar+2% O	Незначительный риск прожога, прочность сварного шва
Титан	Ar	Хорошая стабильность дуги
Медь, никель и их сплавы	Ar	Отличается хорошим слиянием, уменьшенной текучестью металла, используется для сварки металла толщ. до 3 мм
	Ar+80-75% He	Характеризуется повышенным тепловложением
Медь, стали duplex
	N	Востребован для защиты корня шва. Уменьшает образование оксидных пленок в корне шва

Грамотно определив тип защитного газа, вы обеспечите оперативность и качество сварки, а также гарантируете отличное сварное соединение и глубину проплавления, повысите надежность созданного шва и качество детали. Выбор подходящего защитного газа и его качество значительно влияют на расход сварочных материалов, труд исполнителя сварки и на исправление дефектов и итоговую обработку сварочного соединения.

Если у Вас имеются какие-либо вопросы по теме, рекомендуем найти самую актуальную информацию на нашем сайте, или напрямую обратиться к консультантам компании Тиберис.