Защитные газы.

Защитные газы.

Защитные газы делятся на две группы: химически инертные и активные. Газы первой группы с металлом, нагретым и расплавленным, не взаимодействуют и практически не растворяются в нем. При использовании этих газов дуговую сварку можно выполнять плавящимся или неплавящимся электродом. К химически инертным газам, используемым при сварке, относятся аргон и гелий (табл. 2.11).

Газы второй группы защищают зону сварки от воздуха, но сами либо растворяются в жидком металле, либо вступают с ним в химическое взаимодействие. Из химически активных газов основное значение имеет углекислый газ. Ввиду химической активности углекислого газа по отношению к нагретому вольфраму (окисление и разрушение вольфрама) для дуговой сварки в углекислом газе используют плавящиеся электроды или неплавящиеся (угольные или графитовые).

Аргон - газообразный чистый поставляется по ГОСТ 10157-79 (в ред. 1998 г.) двух сортов: высшего и первого. Содержание аргона соответственно равно: 99,99 %; 99,98 %. Хранится и транспортируется аргон в газообразном виде в стальных баллонах вместимостью 40 л под давлением 15 МПа. Баллон для хранения аргона окрашен в серый цвет, надпись зеленого цвета.

Аргон высшего сорта предназначен для сварки химически активных металлов (титана, циркония, ниобия) и сплавов на их основе. Аргон первого сорта рекомендуется для сварки неплавящимся электродом сплавов алюминия, магния и других металлов, менее чувствительных к примесям кислорода и азота.

Гелий - газообразный чистый поставляют по техническим условиям. Гелий для сварки марок А, Б и В содержит не менее 99,99 % чистого гелия, остальное примеси. Хранят и транспортируют гелий так же, как и аргон, в стальных баллонах при давлении 15 МПа. Цвет баллона коричневый, надпись белого цвета. В связи с тем, что гелий в 10 раз легче аргона, расход гелия при сварке увеличивается в 1,5 ... 3 раза.

Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050-85 (в ред. 1996 г.). Для сварки используют сварочную углекислоту высшего и первого сортов, которые отличаются лишь содержанием паров воды (соответственно 0,037 и 0,184 г/см³ при 20 °С и давлении 0,1 МПа). Углекислоту транспортируют и хранят в стальных баллонах вместимостью 40 л окрашенных в черный цвет, надписи желтого цвета.

При применении углекислого газа вследствие большого количества свободного кислорода в газовой фазе сварочная проволока должна содержать дополнительное количество легирующих элементов с большим сродством к кислороду, чаще всего Si и Мn (сверх того количества, которое требуется для легирования металла шва). Наиболее широко применяется проволока Св-08Г2С.

При сварке плавящимся электродом значительное влияние на характер переноса электродного металла, производительность расплавления электрода, разбрызгивание, и форму проплавления оказывает состав защитного газа, в котором горит дуга. Хорошие перспективы по улучшению этих показателей дает применение смесей газов.

Инертные газовые смеси состоят, как правило, из аргона и гелия. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха. Особенно хорошими защитными свойствами обладает инертная газовая смесь, состоящая из 70 об. % аргона и 30. об.% гелия. Плотность такой смеси близка к плотности воздуха. Для сварки химически активных металлов находит применение инертная смесь, содержащая 60—65 об. % гелия, а остальное аргон.

Смеси инертных и активных газов находят все более широкое применение при сварке плавящимся электродом сталей различных классов ввиду их технологических преимуществ: меньшей по сравнению с активными газами интенсивностью химического воздействия на металл сварочной ванны, высокой устойчивости дугового процесса, благоприятного характера переноса электродного металла через дугу.

При сварке стали применение в качестве защитного газа чистого аргона сопровождается нестабильностью положения катодного пятна на поверхности изделия. В результате получаются плохо сформированные сварные швы.

Форма провара при сварке в защитных газах:

а – в аргоне; б – в углекислом газе.

Добавка к аргону небольшого количества кислорода или другого окислительного газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов. Наличие кислорода в атмосфере дуги способствует более мелкокапельному переносу электродного металла. Это обусловлено поверхностно-активным действием кислорода на железо и его сплавы.

Поэтому для сварки конструкционных сталей применяют не чистый аргон, а смеси с кислородом и углекислым газом Аr–О₂(1-5%), Аr–СО₂ (8-20%), Аr–СО₂ (15-30%)–О₂ (5%).

Для сварки аустенитных сталей плавящимся электродом рекомендуется применять аргон с добавкой 1 об. % кислорода. Такая газовая смесь обеспечивает устойчивый процесс сварки и вместе с тем слабо окисляет металл сварочной ванны. Смесь аргона с 2 пли 5 об. % кислорода целесообразно применять при сварке ферритных сталей, когда требуется струйный перенос электродного металла. При сварке в таких газовых смесях качество форми-рования швов высокое, а разбрызгивание электродного металла очень невелико. Недостатками упомянутых смесей аргона с кислородом являются интенсивное излучение дуги и характерное для аргона пальцевидное проплавление основного металла.

Кислород входит в состав газовых смесей. Это бесцветный газ без запаха, поддерживает горение. Газообразный кислород поставляют в стальных баллонах под давлением 15 или 20 МПа окрашенные в синий цвет с надписью нанесенной черной краской.

Азот – бесцветный газ, без запаха, не горит и не поддерживает горение. Азот не растворяется в расплавленной меди и не взаимодействует с ней, а поэтому может быть использован при сварке меди в качестве защитного газа. Газообразный азот транспортируют в стальных баллонах под давлением до 15 МПа. Баллоны окрашены в черный цвет с коричневой полосой и надписью желтыми буквами.