Аргонная смесь для сварки



Сварочные смеси на основе аргона. Какие бывают и как влияют на процесс полуавтоматической сварки низколегированных и углеродистых сталей

Исследования сварки в среде различных смесей на основе аргона (далее Ar) берут свое начало с 70-х годов прошлого столетия, однако наибольшее практическое распространение сварочные смеси получили в 90-х годах, особенно в европейских государствах, таких как Германия, Великобритания, Франция, Швеция. На сегодняшний день применение смесей Ar в вышеперечисленных государствах занимает не менее 95% рынка.

Многие отечественные предприятия, напротив, до сих пор применяют СО2 для низколегированных и углеродистых сталей, несмотря на неоспоримые преимущества использования смесей на основе Ar.

Атмосфера, защищающая ванну, играет важнейшую роль в MAG-процессе. Ее воздействие сказывается на свойствах сварного шва, скорости сварки, загрязнении атмосферы рабочего поста.

Переход на смеси на основе Ar вместо СО2 позволяет оптимизировать сварку, в том числе сделать ее более экономичной. Смеси Ar пришли на смену углекислому газу и теперь используются в Европе при работе с черными сталями ( или со сталями с небольшим количеством легирующих добавок). При сварке черных сталей в чистом Ar в шве образуются поры, поэтому используют смеси с добавочными газами — кислородом и/или углекислотой, нормализующие электродугу и улучшающие весь процесс в целом. Добавление к Ar кислорода практически не меняет поведение дуги и ее влияние на ванну и каплю. Также в качестве добавки может выступать гелий, особенно, когда требуется повышенная скорость сварки. Количество добавочного газа зависит от толщин, требуемой скорости, метода: ручной, автоматизированный либо роботизированный.

Выбор газа, прежде всего, оказывает воздействие на следующие ключевые параметры MAG-сварки:

  1. Поджиг дуги и ее управляемость.
  2. Производительность и, как следствие, затраты на производство.
  3. Вид металлопереноса и размер капли.
  4. Защита от газов, содержащихся в воздухе.
  5. Возникновение окалины и количество брызг.
  6. Мех.характеристики шва.
  7. Геометрия шва и глубина проплава.
  8. Количество и состав выделяющихся аэрозолей.

Преимущества смеси на основе Ar.

Помимо нарушений режимов сварки, состав защитной среды является наиболее важным фактором, влияющим на возникновение брызг. Использование чистого СО2 приводит к повышенному «брызгообразованию» , как результат к нестабильности электродуги. Чем больше СО2 в смеси с Ar, тем большее брызг образуется в процессе полуавтоматической сварки. Чем больше их размер, тем интенсивнее выделение теплоты. Опыты показали, что капли-брызги металла с диаметром более 0,8 мм содержат такое количество теплоты, что привариваются к рабочей плоскости. В большинстве случаев это влечет за собой последующую зачистку или подрезку резцом.

На рис. 1 проиллюстрировано, как доля брызг размером более 0,8 мм. увеличивается с ростом процента СО2 в смеси с Ar.

Шлак, покрывающий шов, состоит из оксидов и выглядит как коричневые стеклообразные «островки». Чем больше окислительных элементов содержится в смеси (СО2 или О2), тем больше оксидов будет образовываться. Они должны быть удалены перед покраской или другой операцией.

Мех.свойства сварного соединения также очень подвержены влиянию состава защитного газа. Чем ниже содержание СО2, тем «чище» металл шва, тем меньше оксидных включений он содержит. Также микроструктура становится более мелкозернистой, что благоприятно сказывается на ударной вязкости металла шва (рис. 2).

Усталостная прочность шва также в некоторой степени зависит от защитного газа. Сварка в смесях на основе Ar позволяет получить более плавный переход между швом и основным металлом, чем при использовании чистого СО2 (рис. 3). К сварным соединениям, подвергающимся динамическим нагрузкам, предъявляются повышенные требования к усталостной прочности. Если переход недостаточно плавный, впоследствии потребуется дорогостоящая мех.обработка.

Скорость сварки. При ее увеличении в чистом СО2 профиль сварного шва становится более выпуклым, а также ухудшается перенос металла, что ограничивает скорость по сравнению со сваркой в смесях на основе Ar (рис. 3, 4). В данном примере были использованы три различных газа в процессе MAG-сварки стали с небольшим количеством легирующих добавок. Скорость подачи проволоки сохранялась неизменной, напряжение было установлено на наиболее подходящем уровне для каждого защитного газа. Скорость сварки увеличивалась до тех пор, пока шов не становился слишком выпуклым. В результате при снижении процента содержания СО2 в защитной смеси скорость могла быть увеличена (рис. 4).

Как уже упоминалось, различные защитные газы позволяют получить разнообразную геометрию сварного шва. При работе в смесях на основе Ar металл в сварочной ванне более жидкий, что делает профиль шва более сопряженным с основным металлом, невыпуклым. Сварка же в чистом СО2 делает его сильно выпуклым, переходы — неплавные. Кроме того, это приводит к низкой усталостной прочности, что также влечет за собой перерасход присадочной проволоки при сварке в СО2 для получения необходимого катета шва (рис.5).

Задание режимов. При использовании аргоновых смесей гораздо легче настроить наиболее подходящие сварочные режимы, чем при работе с чистым СО2. Диапазон токов, в которых дуга остается стабильной, гораздо шире в смесях Ar. Чтобы избежать дефектов в шве очень важно выполнить правильную настройку аппарата.

Читайте также:  Абсорбция трансформатора коэффициент абсорбции

Риск прожога. Напряжение в составах на основе Ar на несколько вольт ниже, чем при сварке в СО2 при той же скорости движения сварочной проволоки. Это означает, что в сварочную ванну передается меньше тепловой энергии и риск прожога тонких пластин значительно снижается. Итак, выгоды, получаемые при переходе с чистого СО2 на смеси Ar и СО2, следующие:
● снижение потерь металла вследствие разбрызгивания;
● небольшое количество шлака, всплывающего на поверхность шва;
• улучшение мех. свойств шва (пластичные свойства, вязкость, усталостная прочность);
● меньшее выгорание легирующих добавок, что означает более высокое значение предела текучести и прочности при растяжении;
● плоский сварной шов с отсутствием резких «скачков» при переходе к основному металлу;
● более высокие скорость и эффективность.
● более простая установка оптимальных сварочных режимов , расширенный диапазон, в котором дуга стабильна — малый риск получения дефектов в шве;
● меньший риск проплавления, особенно, если речь идет о тонких листах за счет пониженного количества передаваемого тепла.

Виды некоторых смесей, которые можно найти сейчас на рынке сварочных материалов перечислены ниже.

92% Ar, 8% СО2. Используется в роли защитной атмосферы для различных сталей в режиме струйного переноса металла. Количество брызг, вылетающих из-под проволоки, минимизируется, что делает данную смесь идеальной для применения в цехе, где требуется экономия времени на зачистку (экономия средств).
Практически отсутствует окисление шва, что отлично для процессов с последующей окраской. Используется в различных отраслях производства, от выпуска грузовых автомобилей до судостроения. Очень хорошо подходит для тех.процессов, включающих порошковую покраску.

93% Ar, 5% СО2, 2% O2. Эта трехсоставная смесь приготовлена в основном для тонких сталей. Низкие уровни СО2 и О2 сильно снижают риск прожога и, как следствие, возникновения дефектов в виде пор и свищей. Обеспечивает устойчивость горения электрической дуги, что, в свою очередь, снижает уровень брызг, позволяет экономить проволочный материал и снижает затраты на мех.обработку.
Большая скорость выполнения проходов и небольшое тепловложение позволяют уменьшить температурные деформации.

82% Ar и 18%СО2. Здесь достигается хорошая глубина провара, особенно, если сталкиваться приходится с толстолистовым материалом. Позволяет избежать дефектов в шве. Достаточно высокое содержание СО2 делает возможным более продуктивную сварку стали, запачканной маслом, влагой, коррозией, снижая таким образом себестоимость изготовления. Самая популярная смесь, применяемая при сварке полуавтоматом. В сравнении с чистым СО2 позволяет увеличить скорость до 10% и достичь экономии сварочной проволоки до 15%.

86% Ar, 12% СО2, 2% О2. Предназначена для достижения maх производительности. Позволяет варить в большом диапазоне по току и напряжению, облегчая сварщику их выбор и достижение хороших результатов без дефектов. Отлично подходит как для полуавтоматической, так и для автоматической и роботизированной сварки. Обеспечивает низкий уровень образования брызг наряду с хорошей глубиной провара. Позволяет получить гладкие сварные швы, сократить расход проволоки. Обеспечивает плавный переход между основным металлом и швом, что позволяет избежать возникновения концентраторов напряжения. Высокая скорость сварки приводит к снижению термических деформаций в конструкциях.

60% Ar, 10% СО2, 30% Не. Данная смесь, содержащая гелий, была специально разработана для роботизированной сварки, где может быть полностью использован ее потенциал в части скорости. Значительно возрастает производительность, а также заметно снижаются температурные коробления.
Высокая устойчивость дуги наряду с увеличением теплопроводности, благодаря наличию Не создает жидкую, долго остывающую ванну, что позволяет избежать таких дефектов, как поры при остывании.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник

Что лучше для сварки полуавтоматом — углекислота или аргон

При выполнении сварки полуавтоматом (сварка MIG/MAG) дуга горит между изделием и проволокой. Проволока подается непрерывно с катушки, а сварщик манипулирует горелкой. Непрерывная подача проволоки позволяет прокладывать швы большой длины. На проволоку через токосъемный наконечник подается напряжение. Из сопла горелки параллельно на сварочную ванну подается защитный газ. Полуавтоматическая сварка характеризуется удобством и повышенной производительностью — одна из рук сварщика свободна, поскольку не нужно периодически менять электроды.

Защитный газ, применяемый при сварке, обеспечивает защиту сварочной ванны и дуги от атмосферных газов. Это повышает качество шва, увеличивая его плотность, глубину провара и улучшает микроструктуру металла. Дополнительно защитный газ охлаждает шов после сварки.

В качестве защитных газов при сварке полуавтоматом может использоваться углекислый газ или газ аргон. Углекислый газ — более дешевый вариант, поэтому у сварщиков с небольшим опытом работы может возникнуть вопрос: что лучше для полуавтоматической сварки и можно ли заменить один из этих газов другим.

Углекислота (CO2) и ее применение

Углекислота (двуокись углерода) — бесцветный активный газ, растворимый в воде, не ядовит, взаимодействует с кислородом. Углекислый газ тяжелее воздуха, благодаря чему он надежно изолирует расплавленный металл от контакта с ним. Это единственный активный газ, который используют при сварке как защитный в чистом виде, то есть не добавляя к нему инертный газ.

Читайте также:  Адаптер патрона для шуруповерта

Углекислота широко применяется при полуавтоматической cварке методом MAG. Этот вариант защиты привлекателен невысокой ценой, но для него характерна не особо высокая стабильность дуги и повышенное разбрызгивание металла.

Углекислоту применяют при сварке деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Использование углекислоты позволяет получить хороший тепловой эффект, который необходим при работе с заготовками из металла большой толщины. Из-за невысокой стабильности дуги использовать углекислоту рекомендуется только при сварке на короткой дуге.

Чаще всего углекислоту в чистом виде применяют в строительстве, в машиностроении при кузовном ремонте, холодной посадке деталей машины, и т.п.

Аргон (Ar) — область применения

Инертный газ аргон остается пассивным ко всем веществам. Не имеет цвета и запаха. Аргон тяжелее воздуха, поэтому аналогично углекислоте эффективно вытесняет его из сварочной ванны, обеспечивая надежную защиту. Он существенно дороже углекислоты.

Ar в чистом виде применяется в качестве защитного газа в процессе аргонодуговой TIG сварки. При полуавтоматической MIG/MAG сварке аргон используется для защиты при работе с легированными сталями, медью, алюминием, тугоплавкими металлами или входит в состав защитных газовых смесей.

Аргон как защитный газ применяется в машиностроении и в строительстве для сварки деталей из высоколегированной стали, для оперативной резки металлов, в том числе и толстых листов тугоплавких металлов.

Таким образом, на вопрос, поставленный в заголовке статьи, нельзя дать однозначного ответа. Все зависит от поставленной задачи, однако при полуавтоматической сварке использование углекислого газа можно назвать предпочтительным с точки зрения себестоимости при работе с определенными материалами.

Аргонодуговая (TIG) сварка выполняется инверторным сварочным аппаратом. Дуга образуется между изделием и вольфрамовым электродом. Аргонодуговая сварка медленнее полуавтоматической, но ее можно применять для сварки очень тонких металлов и получать аккуратные швы. Если при MAG сварке можно использовать и углекислоту, и аргон, то TIG сварка требует применения аргона. Это связано с тем, что углекислота — активный газ и под действием высокой температуры распадается на кислород и оксид углерода. Кислород насыщает сварочную ванну. При полуавтоматической сварке этот эффект нейтрализуется добавлением в сварочную проволоку раскислителей.

Источник

Составы газовых смесей для сварки

Технологические особенности сварки металлов с привлечением инертных газов предусматривают использование специальных газовых смесей. Благодаря им качество сварочного шва существенно возрастает. Газовые смеси для сварки изготавливаются на основе таких известных составляющих, как гелий, кислород, аргон и углекислота.

Разновидности

Взятые в установленном техническими нормативами соотношении, перечисленные выше составляющие могут образовывать следующие смеси газов:

  • аргон плюс углекислота;
  • аргон в соединении с гелием и кислородом (водородом);
  • соединение углекислоты и кислорода.

Некоторые из этих комбинаций оптимально подходят для полуавтомата, в конструкции которого уже предусмотрена возможность их эффективного использования. Однако к рассмотрению этого вопроса удобнее будет перейти после более подробного ознакомления с основными сварочными смесями.

Аргон и углекислый газ

Подготовленная в определённой пропорции эта смесь газов наиболее продуктивна при работе с углеродистыми и низколегированными сталями. При сравнении эффективности данной комбинации с аналогичными показателями сварки на чистых газах обнаруживается, что этот сварочный состав облегчает струйный перенос вещества электрода.

Кроме того, швы на готовом изделии, в отличие от сваривания на чистой углекислоте, получаются более ровными и пластичными. При работе с указанной смесью газов заметно снижается возможность образования пор.

Аргон в сочетании с кислородом

Аргонокислородная смесь очень часто требуется для эффективного сплавления легированных и низколегированных сталей. Небольшая добавка кислорода в рабочую комбинацию позволяет не только исключить образование пор, но и заметно расширить возможности сварочных процедур.

Прежде всего, это касается изменения пределов регулировки токов, а также применения более широкого набора разновидностей сварочной проволоки. Естественно, что качество образуемого при этом сварочного шва заметно возрастает, вследствие чего смеси этого состава пользуются повышенным спросом.

Углекислота и кислород

Применение этой сварочной смеси газов позволяет получить требуемый положительный эффект, проявляющийся в следующем:

  • наблюдающееся во время сварки разбрызгивание металла ощутимо снижается;
  • вследствие этого улучшается качество формируемого шва;
  • повышается температура в рабочей зоне, что определённым образом влияет на эффективность проводимых работ (их производительность резко возрастает).

Однако у этого сварочного реагента имеется один существенный недостаток, связанный с повышенным окислением металла в зоне сварки. Как следствие, заметно ухудшаются механические параметры формируемого соединения. К тому же при данном соединении образуется вредный для человека угарный газ.

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.

Читайте также:  Hilti запчасти для шуруповерта

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.

Для полуавтоматов

При рассмотрении этого вопроса надо акцентировать внимание на соединениях аргона с водородом и гелием, которые широко применяются для сварки никеля, высоколегированных и нержавеющих сталей и их сплавов. Каждая из этих смесей классифицируется именно как газ для сварки на полуавтомате, однако, в определённых ситуациях они могут использоваться и просто для формовки.

Ещё одним вариантом сварочной смеси, рассчитанной на сваривание в полуавтоматическом режиме, является сочетание аргона и СО2 (углекислоты). В основу применения этого комбинированного состава заложен принцип максимальной защиты металла и сведения к минимуму вредных для него побочных эффектов.

В начале работы с этим составом, прежде всего, поджигается горелка, через сопло которой сварочную смесь из аргона и углекислоты подают в рабочую зону.

Обратите внимание, что эта же струя может предназначаться для подогрева металла, если этого требуют технические условия на сварку.

После запуска горелки и подогрева материала с помощью неплавкого электрода с вольфрамовым покрытием поджигается электрическая дуга. В то же самое время специальной кнопкой включается подача плавильной проволоки, для защиты которой и применяется данная смесь газов.

Качественная сварка всеми перечисленными методами предполагает грамотный расчёт объёмов требуемого газа, а также выбор оптимальной скорости подачи сварочной плавильной проволоки. С этой целью разработаны графики и типовые режимы обработки металлов, рассчитанные для каждого вида газообразной смеси индивидуально.

Температура горения сварочной смеси выбирается с тем расчётом, чтобы сам металл и проволока не плавились от неё, так что отключать горелку при разовом удалении от ванны совсем не обязательно.

По завершении формирования шва для его постепенного остывания нередко используют приём кратковременного подогрева тем же горючим составом (по необходимости).

С данными таблицы по сварочным смесям, рекомендуемым для работы с полуавтоматом, можно ознакомиться в таблице:

Исходный материал Толщина, мм Рекомендуемая смесь Диаметр сварочной проволоки, мм Скорость сварки, мм/мин Ток сварки
Iсв, А
Напряжение дуги Uд, В Скорость подачи проволоки, м/мин Расход газа, л/мин
Углеродистые конструкционные стали 1,0 К-3.1 0,8 350-600 45-65 14-15 3,5-4,0 12
1,6 К-3.1 0,8 400-600 70-80 15-16 4,0-5,3 14
3,0 К-3.2 1,0 280-520 120-160 17-19 4,0-5,2 15
6,0 К-3.2 1,0 300-450 140-160 17-18 4,0-5,0 15
6,0 К-3.2 1,2 420-530 250-270 26-28 6,6-7,3 16
10,0 К-3.2 1,2 300-450 140-160 17-18 3,2-4,0 15
10,0 К-2 1,2 400-480 270-310 26-28 7,0-7,8 16
10,0 К-2 1,2 300-450 140-160 17-18 3,2-4,0 15
10,0 К-3.3 1,2 370-440 290-330 26-31 10,0-12,0 17
Легированные стали 1,6 НП-1 0,8 410-600 70-85 19-20 6,5-7,1 12
3,0 НП-2 1,0 400-600 100-125 16-19 5,0-6,0 13
6,0 НП-2 1,0 280-520 120-150 16-19 4,0-6,0 14
6,0 НП-2 1,2 500-650 220-250 25-29 7,0-9,0 14
10,0 НП-3 1,2 250-450 120-150 16-19 4,0-6,0 14
10,0 НП-3 1,2 450-600 260-280 26-30 8,0-9,5 14
10,0 НП-3 1,2 220-400 120-150 16-19 4,0-6,0 15
10,0 НП-3 1,2 400-600 270-310 28-31 9,0-10,5 15
Алюминиевые сплавы 1,6 НП-1 1,0 450-600 70-100 17-18 4,0-6,0 14
3,0 НП-1 1,2 500-700 105-120 17-20 5,0-7,0 14
6,0 НП-1 1,2 450-600 120-140 20-24 6,5-8,5 14
6,0 НП-2 1,2 550-800 160-200 27-30 8,0-10,0 14
10,0 НП-2 1,2 450-600 120-140 20-24 6,5-8,5 16
10,0 НП-2 1,6 500-700 240-300 29-32 7,0-10,0 16
10,0 НП-2 1,2-1,6 400-500 130-200 20-26 6,5-8,0 18
10,0 НП-3 1,6-2,4 450-700 300-500 32-40 9,0-14,0 18

В заключение надо напомнить, что газовые смеси – это неотъемлемая составляющая некоторых видов сварочных работ, которая согласно спецификации относится к категории расходных материалов.

При их применении очень важно установить точное соотношение компонентов, благодаря которому удаётся добиться высоких показателей сварочного процесса. Это правило справедливо как для начинающих сварщиков, так и для профессионалов, располагающих богатым опытом работы в газовых средах.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector