Газовая смесь для производства сварки. Газовая смесь для сварки полуавтоматом

Сварка в углекислом газе, в инертных газах и в защитных газовых смесях

I. Введение
Анализ рынка оборудования для дуговой сварки плавлением, сложившегося на рубеже веков, показывает, что наиболее распространенным способом сварки в промышленности продолжает оставаться полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов (MIG/MAG процесс). За последнее десятилетие ХХ 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%. Это наглядно видно на диаграммах, приведенных на Рис. 1, 2 .

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 MIG/MAG процесс используется не только при механизированной, но и при автоматизированной, и роботизированной сварке.

II. Общее понятия о MIG/MAG сварке

Рис. 3. Общая схема MIG/MAG сварки и оборудования

MIG/MAG - Metal Inert/Active Gas - электродуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Это полуавтоматическая сварка в среде защитного газа (углекислого или другого инертного газа) - наиболее универсальный и распространенный в промышленности метод сварки. Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc) или GMAW (Gas Metal Arc Welding) . Применение термина «полуавтоматическая» не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированной и роботизированной сварке. Словосочетание «сварка в углекислом газе», к которому привыкли многие специалисты, умышленно упущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25 - 30%, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.

При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла - электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.

При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс электродуговой сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5 - 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15 - 22 В. После очередного короткого замыкания (1 и 2 на рис. 4-1) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными. Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи.

Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (5 на Рис. 4-1). При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется. Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться впределах 90 - 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7%. Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера (Рис. 4-2), хорошо заметными невооруженным глазом.

Рис. 4. Основные формы расплавления и переноса электродного металла при MIG/MAG сварке: 1 - короткими замыканиями, 2 - капельный, 3 - струйный

Рис. 5. Режим струйного переноса электродного металла при MIG/MAG сварке и форма сварного шва: 1 - нижний предел сварочного тока, 2 - верхний предел сварочного тока.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной полярности и при горении дуги в инертных газах может наблюдаться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название «струйный» он получил потому, что при его наблюдении невооруженным глазом создается впечатление, что расплавленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей. Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении сварочного тока до «критического» для данного диаметра электрода. Значение критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на значение критического тока. Например, добавка в аргон до 5% кислорода снижает значение критического тока. При сварке в углекислом газе без применения специальных мер получить струйный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности. При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В результате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специфическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна, колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

III. MIG/MAG сварка в газовых смесях

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 (0,9325% об., или 0,00007% вес.) , 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 основным защитным газом для MIG/MAG процесса продолжает оставаться 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 позволяет выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла бóльших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных инертных газов) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные проволоки. Однако применение углекислого газа при сварке плавящимся электродом имеет свои преимущества, связанные прежде всего с химико-металлургическими процессами, происходящими при сварке. Углекислый газ имеет высокую плотность (приблизительно в 1,5 раза выше, чем у воздуха) и сам по себе способен обеспечить качественную защиту реакционного пространства; его потенциал ионизации, равный 14,3 В, дает возможность использовать при сварке эффект диссоциации молекул углекислого газа на оксид углерода СО и свободный кислород:

СО2 ↔ СО + О

СО ↔ С + О

В качестве защитных газовых смесей для сварки плавящимся электродом во всех промышленно развитых странах давно уже не применяют чистый углекислый газ. Для этого используются газовые смеси. От выбора защитной газовой смеси зависит качество сварки. Так, смеси, содержащие в своем составе гелий, повышают температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. Повышение производительности сварочных работ при применении газовых смесей составляет не менее 30-50%. Гораздо более значителен эффект от их применения по предприятию в целом. Например, применение газовых смесей при полуавтоматической сварке металла, подлежащего дальнейшей покраске, не требует последующей зачистки сварного шва и околошовной зоны. Сварной шов получается формы и чистоты вполне пригодной для дальнейшей покраски. Это обеспечивает значительное повышение производительности труда при дальнейших работах со сваренными изделиями на предприятии. Кроме того, применение газовых смесей при полуавтоматической сварке обеспечивает еще и повышенные свойства металла сварного соединения, что в ряде случаев позволяет отказаться от последующей термообработки, что всегда трудоемко. Данные защитные газовые смеси применимы для электродуговой сварки как углеродистых, так и легированных сталей. Рассмотрим составы газовых смесей, чаще всего применяемых при дуговой сварке .

Защитные газовые смеси для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом

Газовая смесь НН-1 (Helishield H3) . Это инертная газовая смесь, состоящая из 30% гелия и 70% аргона. Дает более эффективный нагрев, чем аргон. Увеличивается проплавление и скорость сварки, более ровная поверхность шва.

Газовая смесь НН-2 (Helishield H5) . Это инертная газовая смесь, состоящая из 50% гелия и 50% аргона. Наиболее универсальная газовая смесь, подходит для сварки материалов практически любой толщины.

Защитные газовые смеси для сварки плавящимся электродом

Газовая смесь К-2 (Pureshield P31) . Это наиболее универсальная из всех смесей для углеродисто-конструкционных сталей. Состоит из 82% аргона и 18% углекислого газа. Подходит практически для всех типов материалов.

Газовая смесь К-3.1 (Argoshield 5). Эта смесь состоит из 92% аргона, 6% углекислого газа, 2% кислорода. Разработана для листовых и узких профильных (сортовых) сталей. Дает устойчивую дугу с низ-ким уровнем разбрызгивания, небольшим усилением и плоским гладким профилем сварного шва. Смесь превосходна для глубокого провара и идеально подходит для сварки листового металла.

Газовая смесь К-3.2 (Argoshield TC) . Это смесь 86% аргона, 12% углекислого газа, 2% кислорода. Дает устойчивую дугу с широкой зоной нагрева и хорошим проваром профиля, подходит для глубокого провара, сварки коротких швов и для наплавки. Может использоваться для сварки во всех положениях. Идеально подходит для ручной, автоматической и сварки с применением робота-автомата.

Газовая смесь К-3.3 (Argoshield 20) . Это смесь 78% аргона, 20% углекислого газа, 2% кислорода. Специально разработана для глубокого провара широкого ассортимента профилей. Смесь хорошо подходит для наплавки и сварки толстых прокатных (сортовых) сталей.

Газовая смесь НП-1 (Helishield HI) . Это смесь 85% гелия, 13,5% аргона, 1,5% углекислого газа. Данная смесь дает великолепные чистые швы с гладким профилем и незначительное, либо не дает совсем, окисление поверхности. Идеально подходит для тонких материалов, где высокая скорость прохода дает низкий уровень деформации (искривления) металла.

Газовая смесь НП-2 (Helishield H7) . Это смесь 55% гелия, 43% аргона, 2% углекислого газа. Придает низкий уровень сварочному армированию и обеспечивает высокую скорость сварки. Смесь хорошо подходит для автоматической сварки и для применения роботов-автоматов с использованием широкого спектра толщин свариваемых материалов.

Газовая смесь НП-3 (Helishield H101) . Это смесь 38% гелия, 60% аргона, 2% углекислого газа. Придает стабильность дуге, что обеспечивает низкий уровень разбрызгивания и снижает вероятность появления дефектов шва. Газовая смесь НП-3 рекомендуется для сварки материалов толщиной свыше 9 мм. Состав газовой смеси оказывает влияние практически на все параметры режима сварки. Результаты исследований, проведенных ЗАО НПФ «Инженерный и технологический сервис» (Санкт-Петербург) представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Влияние газовой смеси на параметры сварки (сварка проволокой Св-10ГСМТ ø 1,4 мм)

ОБЗОР ОБОРУДОВАНИЯ

Iсв ток сварки,

Uд напряжение дуги,

Q количество наплавленного металла в единицу времени,

ψ коэффициент потерь металла на разбрызгивание,

Анб коэффициент набрызгивания, определяющий трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей.

Влияние состава газовой смеси на свойства металла шва наглядно представлено в Таблице 2:

Таблица 2. Влияние газовой смеси на свойства металла (сварка проволокой Св-10ГСМТ ø 1,4 мм, ток сварки 250А, напряжение дуги 23-25 В)

σ т предел текучести,

σ в предел прочности,

δ относительное удлинение,

ψ относительное укорочение,

KCU ударная вязкость.

Для каждой из этих смесей рекомендуются свои режимы сварки (см. Таблицу 3), учитывающие особенности химико-металлургических процессов, происходящих в сварочной ванне, в которых участвуют составляющие газовых смесей (углекислый газ и кислород).

Если сравнить два способа защиты сварочной ванны (чистый углекислый газ или аргонсодержащие многокомпонентные газовые смеси), то можно сделать выводы в пользу применения многокомпонентных газовых смесей. Использование газовых смесей имеет следующие преимущества:

За счет более высокой температуры дуги повышается производительность сварки не менее чем в полтора раза при сохранении неизменной потребляемой электрической мощности (то есть обеспечивается снижение удельных энергозатрат примерно в 1,3 раза), а по сравнению с ручной дуговой сваркой покрытым электродом повышение производительности составляет уже не менее 1,5 × 2,6 = 4 раза (при этом удельные энергозатраты снижаются примерно в 2 - 4 раза);

За счет появления мелкокапельного или струйного переноса в 1,5 - 3 раза снижается разбрызгивание электродного металла и в 8 - 10 раз снижается набрызгивание электродного металла на сварной шов и околошовную зону, что определяет трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей;

Увеличивается глубина проплавления при одновременном уменьшении ширины наплавленного валика («кинжальное» проплавление); - более плавной становится линия перехода от наплавленного металла к основному металлу, что уменьшает вероятность образования очагов трещинообразования в зоне сплавления;

Механические свойства сварного соединения остаются на том же уровне, как и при сварке в углекислом газе, за исключением относительного удлинения δ, которое увеличивается примерно на 10% и ударной вязкости KCU, которая увеличивается существенно, от 1,5 до 2 раз, в зависимости от типа применяемой газовой смеси (это имеет огромное значение для металлоконструкций, работающих на открытых площадках в условиях отрицательных температур);

Стабилизируется процесс сварки и улучшается качество металла шва (снижение пористости и неметаллических включений); - снижается общий расход газовой смеси за счет большей эффективности газовой защиты; - для сварки металлоконструкций с использованием газовых сварочных смесей возможно применение углекислотных сварочных полуавтоматов и автоматов любого производства

Защитные сварочные газовые смеси промышленно выпускаются на заводах по производству технических газов и поставляются в стандартных газовых баллонах различной емкости. Однако в последнее время некоторые потребители предпочитают самостоятельно производить сварочные смеси; это связано илис тем, что стандартно выпускаемые газовые смеси не удовлетворяют их по своему качеству (большой разброс процентного соотношения компонентов смеси, высокое содержание влаги и различных примесей), или с необходимостью применения нестандартных смесей (например, многокомпонентных). Естественно, в этом случае появляется необходимость в применении специальных приборов для качественного смешивания компонентов смеси.

Как правило, в газовых смесителях используется принцип подмешивания одного компонента смеси к другому (или другим) при условии выравнивания давления различных компонентов. Наиболее часто используются двух-, трех- и четырех компонентные смесители. Можно рассмотреть работу двухкомпонентного смесителя как наиболее простого (Рис. 7). Смешиваемые газы (например, аргон и углекислый газ как наиболее часто используемые в защитных смесях) подаются во входные камеры 1 и 2, имеющие предварительные регуляторы входного давления и встроенные фильтры. Из входных камер компоненты поступают в двухкамерный редуктор 8, в котором происходит окончательное выравнивание давления компонентов смеси с высокой точностью. После выравнивания давления компоненты поступают в блок смешивания 12; при этом регулятор пропорции смешиваемых газов 10 постоянно контролирует процентное соотношение компонентов смеси (в процентах от объема) при помощи регулятора пилотного газа 7 (пилотный газ - один из газовых компонентов смеси, используемых в процессе смешения; выступает в роли наполнителя в двухкамерных редукторах выравнивание давления). Поступление компонентов смеси в блок смешивания осуществляется через калиброванные отверстия, размер которых точно соответствует типу компонента (вот почему производители газовых смесителей требуют указывать, для каких газов будет применяться смеситель).

Затем через электромагнитный клапан 13 смесь поступает в регулятор 15, который сглаживает броски давления и подается в буферную емкость для подачи в магистральную сеть. Манометр/расходомер 14 отображает значения давления и расхода готовой смеси на выходе смесителя.

Система сигнализации смесителя, работающая совместно с реле давления, контролирует уровень давления газов на входе в смеситель. Сигнализация срабатывает, если уровень давления хотя бы одного из смешиваемых газов падает ниже установленного минимума. При этом срабатывает выключатель и смеситель отключается.

Регулировка производительности смесителя осуществляется изменением входного давления компонентов смеси и изменением выходного давления готовой смеси. Соотношение компонентов смеси регулируется регулятором пропорции смешиваемых газов, который установлен обычно на лицевой панели смесителя и проградуирован в процентах одного из компонентов смеси (на трех- и много компонентных смесителях установлено несколько регуляторов пропорции). Смесители могут быть установлены на ресиверы (для создания запаса готовой смеси).

Серийно выпускаемые смесители, как правило, являются стационарными, и в зависимости от производительности (от 1,2 до 600 м3/час и более), способны обеспечить защитными газовыми смесями от 1 до 500 постов полуавтоматической сварки.

Установка смесителей в магистральную сеть похожа на подключение компрессора в системе сжатого воздуха. Пример такой сети показан на Рис. 10.

Существуют и более простые однопостовые смесители, устанавливаемые непосредственно на газовые баллоны (Рис. 11.). Примером может служить смеситель ВМ-2М, производимый компанией WITT Gasetechnik (Германия). Этот смеситель устанавливается непосредственно на углекислотный баллон; аргон также подается напрямую по шлангу высокого давления. Принцип действия смесителя основан на инжекции углекислого газа в поток аргона через калиброванное отверстие, позволяющее точно дозировать пропорции компонентов смеси. Смеситель ВМ-2М позволяет подмешивать в аргон до 25% углекислого газа, выдерживая точность соотношения газов до ± 0,1%. Выход смесителя оттарирован как расходомер с пределами регулирования от 0 до 25 л/мин. Смеситель ВМ-2М позволяет отказаться от использования баллонных регуляторов давления и может быть рекомендован для применения как на небольших производствах, так и на крупных предприятиях для однопостовой подачи газовых смесей (например, в случаях, когда на каждом сварочном посту необходимо иметь газовую смесь индивидуального состава).

IV. Сварка порошковыми проволоками - метод FCAW

Технологию MIG/MAG сварки порошковыми проволоками трудно назвать новой, но в отечественной промышленности она до сих пор не получила распространения, несмотря на свои очевидные преимущества перед MIG/MAG сваркой проволоками сплошного сечения. Скорее всего, это связано с тем, что в СССР не было промышленного производства качественных порошковых проволок, хотя исследования и разработки в этом направлении проводились в ИЭС им. Патона, НИКИМТ, НИИМонтаж, ЦНИИКМ «Прометей», ЦНИИЧермет.

В принятой международной системе обозначений методов сварки MIG/MAG сварка порошковыми проволоками обозначается FCAW - Flux Core Arc Welding.

Порошковая проволока представляет собой гибкую трубку, свернутую из тонкой качественной стальной ленты (часто подвергнутой электропереплаву или отжигу в вакууме или контролируемой атмосфере), которая заполняется порошкообразной шихтой, состоящей из легирующих, раскисляющих и защитных компонентов и компонентов для стабилизации дуги. По своим сварочным свойствам порошковые проволоки больше схожи со штучными покрытыми электродами для ММА сварки и состав шихты схож с составом их покрытия. Многие порошковые проволоки, содержащие в шихте большое количество защитных элементов, предназначены для сварки без защитного газа - так называемая сварка открытой дугой - и носят название самозащитных.

Так же, как и среди штучных покрытых электродов, среди порошковых проволок можно выделить проволоки с рутиловым и основным наполнением; для сварки легированных сталей разработаны проволоки с шихтой соответствующего легирования; для сварки толстолистовых сталей в основном применяются порошковые проволоки, в шихту которых добавлен порошок железа для повышения коэффициента наплавки (Metal flux core wire).

Применение порошковых проволок при MIG/MAG сварке имеет видимые преимущества: Рис. 12. Типы сечений порошковых проволок

Высокая производительность наплавки - увеличение составляет до 60% по сравнению с проволоками сплошного сечения;

Возможность лучшего контроля процессами легирования и раскисления сварочной ванны за счет более точного дозирования добавок в шихте порошковой проволоке;

Лучшая защита сварочной дуги при работе на открытом воздухе (по степени защиты практически приближается к сварке ММА);

Лучшая защита остывающего металла шва из-за повышенного шлакообразования (особенно важно при сварке перлитных и феррито-перлитных сталей, а также хромистых и марганцовистых сталей, склонных к закалке)

Конструкция порошковой проволоки определяет некоторые особенности ее расплавления электрической дугой. Порошковый сердечник проволоки на 50-70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электрическое сопротивление весьма велико - в сотни раз больше, чем у металлической оболочки. Поэтому практически весь сварочный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же шихты, расположенной внутри металлической оболочки, происходит в основном за счет теплового излучения дуги и теплопередачи от расплавляющегося металла оболочки. Ввиду этого спеченные частицы шихты могут выступать из оболочки, касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в нерасплавленном состоянии. Это повышает вероятность попадания в металл шва неметаллических включений из нерасплавленной шихты. Поэтому сварку порошковыми проволоками ведут на более жестких режимах с постоянным контролем напряжения дуги.

Сварка порошковыми проволоками имеет свои недостатки. Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным усилием сжатия проволоки в подающих роликах. Выпуск проволоки в основном диаметром 2,6 мм и более, требуя применения для устойчивого горения дуги повышенных сварочных токов, позволяет использовать их для сварки только в нижнем и редко в вертикальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидкотекучим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги.

Повышенное шлакообразование порошковых проволок усложняет технику сварки. Наличие на поверхности сварочной ванны шлака, замедляя кристаллизацию расплавленного металла, одновременно ухудшает условия образования шва в пространственных положениях, отличных от нижнего и затрудняет провар корня шва. При многослойной сварке поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, - повышенная вероятность образования в швах пор, вызываемая наличием пустот в проволоке из-за производственного брака. Кроме того, нерасплавившиеся компоненты шихты, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Диссоциация мрамора, окисление и восстановление углерода при нагреве и плавлении ферромарганца в сочетании с мрамором и другие процессы также могут привести к образованию в металле сварочной ванны газовой фазы. В результате этого в швах появляются внутренние и поверхностные поры.

В этих условиях режим сварки (сила тока, напряжение, вылет электрода) оказывает большое влияние на возможность возникновения в швах пор. Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении проволоки, а, кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической ленте.

Использование активного защитного газа (углекислый газ, добавки кислорода) снижают образование пор в швах. В зависимости от состава наполнителя для сварки используют постоянный ток прямой или обратной полярности от источников с жесткой или крутопадающей характеристикой.

Полуавтоматическая сварка с использованием защитной газовой сварочной смеси применяется западными и отечественными компаниями. Ее используют как для крупных, так и для мелких металлоконструкций.

Для производства большинства сварочных работ сегодня требуется применение газовой сварочной смеси , стоимость которой лишь ненамного превышает стоимость традиционного защитного газа. Наиболее распространенной считается сварочная смесь на основе аргона . Она обычно состоит на 20% из углекислого газа и на 80% из аргона.

Защитная газовая сварочная смесь применяется для сварки углеродистых сталей, легированных и нержавеющих сталей. Купить такую смесь вы можете, обратившись на наш завод в любое время.

Сварочная смесь , которую продает АО «МГПЗ», обеспечивает высокое качество сварки и скорость работы. Данная сварочная смесь используется для уменьшения стоимости сварочных работ и повышения производительности. Купить ее гораздо дешевле, чем тратить деньги на сварочную проволоку и электроэнергию.

Преимущества сварочной смеси, основу которой составляет аргон:

• - скорость сварки гораздо выше по сравнению с традиционной сваркой;
• - потери металла сварочной проволоки на разбрызгивание снижаются на 80%;
• - количество прилипших брызг в районе сварного шва уменьшается, из-за чего сокращаются потери рабочего времени на их удаление;
• - глубина провара шва увеличивается, что способствует большей прочности конструкции;
• - улучшается стабильность электрической дуги в процессе сварки;
• - количество пор в сварном шве резко уменьшается, что приводит к уменьшению неметаллических включений;
• - улучшаются условия труда сварщика;
• - сохраняется здоровье сварщика;
• - общее снижение затрат на сварку составляет не менее 15 – 20%.

С нашей сварочной смесью Ваша компания шагнет далеко вперед в сварочном деле, даже сварщики средней квалификации легко справятся с поставленными задачами.

Май 26, 2017

Расход газа при сварке полуавтоматом

Полуавтоматическая сварка обычно осуществляется в газовой среде с применением проволоки. Процесс представляет собой электродуговую сварку с использованием тепловой энергии, исходящей от электрической дуги, которая соединяет металлическую поверхность изделия и окончание электрода. Какой газ нужен для сварки полуавтоматом?

Подбирать газ для сварочных работ полуавтоматом необходимо, основываясь на его свойствах.

Ацетилен

Характеристики:

• бесцветный;
• легче воздуха;
• обладает специфичным запахом.

Это один из самых распространенных газов, который используется в данной сфере деятельности. Он обладает среди остальных видов газа наиболее высокой температурой горения, имеет высокую полярность. Часто применяется из-за высокой температуры горения при резке металлических конструкций.

Для производства ацетилена применяются специализированные генераторы. Получить ацетилен можно при помощи соединения воды с карбидом кальция, который способен даже поглощать влагу из атмосферной среды. Поэтому согласно требованиям безопасности к данному химическому соединению предусматриваются особые условия хранения.

Водород

Характеристики:

• бесцветный;
• не имеет запаха;
• относится к взрывоопасным средствам.

При соединении с кислородом, воздушной средой образует гремучий газ. По требованиям безопасности водородные баллоны не должны находиться под давлением более 15 МПа.

Для производства водорода используются специализированные генераторы. Водород также выделяется благодаря синтезу воды.

Коксовый газ

Характеристики:

• бесцветный;
• имеет специфичный запах.

Это побочный продукт, извлекаемый в процессе добычи кокса, который, в свою очередь, выводится из каменного угля. Этот газ можно транспортировать при помощи трубопроводных магистралей.

Природный газ: метан, бутан, пропан

Достаточно распространенные виды газов, применяемые для множества сварочных работ. К ним нет особых требований при транспортировании, хранении. Добыча этих разновидностей газов для сварки полуавтоматом производится на их месторождениях.

Газ пиролизный

Извлекается в процессе распада нефтяных продуктов. Этот газ способствует образованию коррозии мундштуков горелки, в результате чего они быстро выходят из строя. Пиролизный газ перед его непосредственным использованием подвергается очистке. Применяется данная субстанция, как для сваривания металлических конструкций, так и для их резки.

Какой газ подходит для сварочных работ?

Для любительской сварки в бытовых условиях лучше выбирать полуавтоматы, которые можно подсоединить к стандартной сети 220 В, но это условие не единственное для правильного подбора оборудования. Часто пользователей смущает маркировка на инструментах: MAG, MIG. Что же обозначает данная аббревиатура?

• MAG – полуавтомат для работы с углеродом.
• MIG – полуавтомат для работы с аргоном.

Также возможна комбинация данных газов или применение смесей, в которых они являются основой. От состава используемых смесей зависит конечный результат, качество сварного соединения. MAG или MIG предусматривает применение определенного типа присадочной проволоки. Универсальные варианты полуавтоматов способны функционировать с любой газовой смесью.

Опытные сварщики советуют использовать для полуавтоматической сварки смесь, включающую углекислый газ/аргон, 20/80 соответственно. Состав газа в такой пропорции значительно облегчает проведение сварочных работ, позволяет получать абсолютно ровное высококачественное сварное соединение, при этом полученный шов не нуждается в дополнительной обработке.

Для полуавтомата газ подбирается зависимо от мощности самого оборудования, типа свариваемого материала. Например, аргон применяется при обработке образцов из цветных металлов, чистый азот – для сваривания медных деталей.

Газосварка полуавтоматом

Газовая полуавтоматическая сварка стальных медных, титановых образцов, их сплавов представляет собой процедуру соединения отдельных металлических изделий посредством подачи на участок соединения присадочной проволоки, газа, который ограждает расплавленные материалы от неблагоприятных воздействий воздуха.

Преимущества газовой сварки

• Для осуществления сварных соединений металлических конструкций с применением газа нет необходимости приобретать довольно дорогостоящее оборудование.
• При использовании углекислого газа сварные работы можно осуществлять на любых участках зданий, сооружений. При этом дополнительное потребление энергии исключается.
• В период выполнения сварочных работ присутствует возможность изменения мощности пламени. Это предоставляет возможность сваривать разнотипные образцы, к примеру, титановые с медными, свинцовые с латунными, другие металлы с разной температурой плавления.
• Данным способом сваривания можно не только соединять металлические конструкции, но и производить их закалку, резку.
• Сварные швы полуавтоматом в газе получаются намного прочнее, чем при электродуговой сварке.

Соединение именно полуавтоматической сваркой чугунных, медных, латунных, свинцовых заготовок выполняется намного быстрее, качественнее.

Особенности выполнения работ

1. Если на полуавтомате правильно установить мощность, подобрать оптимальную проволоку, скорость подачи проволоки, расход углекислого газа, тогда сварные соединения будут наилучшего качества.
2. Поверхности, подвергаемые сварке, нагреваются и охлаждаются довольно медленно. При соединении медных, стальных, титановых деталей температура пламени регулируется. Максимальная температура пламени при его вертикальном положении, соответственно изменении угла наклона она будет снижаться.
3. При выполнении газовой полуавтоматической сварки в углекислом газе предусмотрено применение двух вариантов оборудования. В первом случае сварочные агрегаты работают с аргоном, прочими инертными газами. Во втором случае полуавтоматы работают с углекислым газом.
4. Применение газового баллона под высоким давлением значительно затрудняет выполнение кузовных работ, сваривание трубопроводных коммуникаций на открытой местности. Но, для стационарных работ данная методика считается наиболее эффективной.
5. При газосварке применяется проволока, имеющая в своем составе кремний, марганец. Ее расход строго контролируется, а подача в сварную зону осуществляется вместе с газом, который обеспечивает защиту проволоке, соединяемым металлам от негативных влияний воздуха. В стандартах определены марки проволоки, которые рекомендуется использовать для конкретного сварочного оборудования.

Преимущества полуавтоматической сварки с углекислым газом для автомобильного ремонта

• Технология выполнения сварки в углекислом газе легко усваивается, при необходимости ее можно быстро изучить.
• Ограниченная зона термических влияний предоставляет возможность соединять тонкие металлические изделия.
• Углекислый газ наиболее доступный из всех типов газов, применяемых для сварки.
• довольно высокая скорость расплавления присадочной проволоки, соответственно высокая производительность работ.
• Краска на изделии выгорает узкой полоской. Это позволяет подготовительные, финишные работы свести к минимуму.
• Сварные швы получаются высокого качества для деталей разной толщины.
• Отсутствует необходимость предварительно подгонять свариваемые образцы.

Итог

Сварка полуавтоматом с газом позволяет значительно экономить время на выполнении работ, так как отсутствует необходимость замены электродов, зачистки шлакообразований на сварных соединениях.

Полуавтомат использует для расплавления металла и присадочного материала электрическую дугу. Но в отличие от стандартной электродуговой сварки, которая происходит при помощи покрытых электродов, здесь используется проволока, не имеющая защитного покрытия. Защиту здесь обеспечивают газовые смеси для сварки. Во время сварки ванна расплавленного металла защищается горящим газом или смесью, образующими надежный щит от проникновения кислорода и водорода из воздуха. Также газовая смесь для сварки полуавтоматом способствует уничтожению оксидов и прочих негативных факторов. В итоге, получается более надежный результат, чем при обыкновенной сварке, но это требует больших затрат труда.

Область применения

Сварочные газовые смеси могут использоваться практически во всех местах, где есть работа с соединением металла. Они предназначаются для сварки с большой ответственностью. Себестоимость создания шва с применением газа намного больше, чем без него, так что данный метод применяется в тех случаях, когда нужна повышенная гарантия надежности соединения. Металлоконструкции на стройках, особенно несущие их части, всегда соединяются при помощи газовых смесей.

Трубы в частной сфере или в промышленных предприятиях соединяются полуавтоматами, так как тут нужно добиться герметичности. Это исключает наличие микротрещин, пор, раковин и прочих дефектов, ухудшающих прочность. Для каждого типа соединений металла, в зависимости от его состава, подбираются свои защитные газы и их сочетание.

Ремонтные мастерские и бытовая область также могут обеспечить применение данным субстанциям, так как среди них есть относительно недорогие и вполне надежные варианты. Широта использования обеспечивается разнообразием сочетаний компонентов в смесях и возможностью использовать их для самых разнообразных случаев.

Преимущества

Каждая газовая смесь для сварки полуавтоматом уникально, но в целом все они имеют ряд преимуществ, чем и заслужили столь широкое использование в сварочной сфере. К основным преимуществам стоит отнести:

• Дает высокое качество шва;
• Увеличивает производительность сварки;
• Повышает эффективность работы;
• Снижает количество брызг расплавленного металла со сварочной ванны;
• Дает стабильное горение дуги;
• Швы становятся более плотными и в то же время пластичными;
• Увеличивает скорость расплавления металла;
• Снижает уровень задымленности.

Недостатки

• Газовые смеси для сварки являются огнеопасными и неправильное хранение баллонов может привести к взрыву;
• Некоторые смеси оказываются вредными для здоровья человека, приводят к удушью или возникновению профессиональных болезней;
• Не всегда есть возможность достать ту или иную разновидность или же сделать ее самостоятельно.

Виды газовых смесей

Выделяют несколько основных типов смесей, которые используются в современной сварки. Смесь газов аргон и углекислота относится к самой распространенной и востребованной разновидности для ответственных работ. Чаще всего ее используют при соединении сталей с низким уровнем легирования. Углекислота позволяет облегчить струйный переход. Использование такой смеси делает швы пластичными, а также снижает вероятность образования пор в них.

Аргон с кислородом также дает более плотную структуру соединения, так как здесь практически не образуются поры. Соотношение между газами в смеси может быть разным, но зачастую уровень аргона достигает около 95%.

Аргон с водородом применяется для высоколегированных сталей, в том числе и нержавеющих, никеля и их сплавов. Это сочетание применяется на практике не только как , но и как формовочный.

Аргон с гелием рассчитан на работу с цветными металлами и их сплавами. Основными металлами для такой смеси являются алюминий, медь, никель и различные хромоникелевые сплавы.

Аргон с активными газами считается универсальной смесью для работы с широким кругом марок стали. Это могут быть разновидности низкого, среднего и высокого уровня легирования. При своих свойствах данное сочетание имеет относительно невысокую стоимость для своей сферы.

Принцип сварки полуавтоматом газовыми смесями

Сварочные смеси из аргона и углекислого газа, а также прочие разновидности имеют свои особенности использования. Принцип применения основан на обеспечении максимального уровня защиты, но чтобы при этом не повредить металл при сварке. В первую очередь поджигается горелка, с которой подается струя газа на место соединения. Она может предварительно использоваться для подогрева места, если того требует технология.

Потом поджигается дуга неплавким электродом. Сварочные полуавтоматы зачастую используют вольфрамовые электроды. Одновременно с зажиганием дуги включается подача проволоки, защищенной струей горящей газовой смеси. Для качественной сварки нужно правильно рассчитать количество подачи газа и скорость проволоки. Для этого есть режимы, индивидуально подобранные для каждого типа соединения.

Температура горения смеси не должна расплавлять металл и , так что при недолгом отдалении горелки с присадочным материал от ванны ее не обязательно отключать. После завершения шва, если ему нужно постепенное остывание, можно осуществлять подогрев тем же горючим из рабочей горелки. При работе требуется обязательно использовать средства индивидуальной защиты.

Заключение

Многокомпонентные газовые составы очень распространены в данной области, так как помогают получить уникальные свойства путем сочетания нескольких элементов. Помимо стандартных вариантов, можно попробовать сделать самостоятельно требуемое сочетание. Существует несколько способов, как приготовить газовую смесь для сварки самостоятельно. В любом случае, на первое место нужно ставить правила техники безопасности при работе с газом и полуавтоматом, так как здесь еще есть опасность поражения током.