Выбор защитного газа для сварки

Прочность шва при ручной электродуговой сварке зависит не только от опыта мастера и применяемого оборудования. Важным фактором в этом процессе является грамотный выбор защитного газа для сварки. Любой сварщик знает, что газ оказывает влияние на свойства формируемого шва и его технико-эксплуатационные характеристики.

Причина использования защитного газа при электродуговой сварке

Защитный газ выступает при сварочных работах в качестве гаранта качественного соединения и высокой производительности. Даже незначительное воздействие воздуха и содержащихся в нем примесей на место образования шва, может стать причиной ухудшения прочности наплавляемого металла, уменьшения устойчивости к коррозии, изменения геометрии соединения. Проникновение воздуха в сварочную ванну приведет к окислительным процессам, образованию микротрещин и пор в шве.

Облако газа, выделяемого с присадки, окружает сварочную ванну плотной невидимой мембраной, образуя защитную среду, оберегающую от взаимодействия воздуха с жидким металлом расплавляемой проволоки. Также, газ дополнительно оказывает охлаждающее действие на сварочный пистолет.

В зависимости от специфики и способа сварки, применяют различные газы, поставляемые в баллонах. Для заготовок разного типа выбирают сварочный защитный газ ориентируясь на характерные свойства материала, специфику взаимодействия с жидким металлом и особенности использования.

Активные газы

В категорию активных газов включили вещества, способные вступать в моментальную реакцию с жидким металлом. Газ может взаимодействовать с металлической поверхностью лишь частично, либо полностью в ней растворяясь.

Водород

Водород (Н₂) – газ, применяемый при атомно-водородной и плазменной сварке. Подверженный горению, он увеличивает подвод тепла, снижает степень зашлакованности и облегчает процесс устранения оксидов, в результате чего получается прочный сварочный шов с большой площадью проплавления и широким профилем. Чаще всего его используют для работы с аустенитной нержавеющей сталью. Водород категорически не подходит для сварки сталей ферритных и мартенситных марок, так как между этими материалами и газами возникает реакция, приводящая к образованию пор и микротрещин.

Азот

Азот (N) – защитный газ, использование которого позволяет повысить температуру расплавленного металла, увеличить его прочность после застывания, снизить ударную вязкость, обеспечить коррозионную устойчивость. Для защитных целей сварочной ванны азот применяют в основном, при сварке медных деталей и дуплексных сталей.

Кислород

Кислород (О) – активный двухатомный газ, отлично поддерживающий процесс горения. Он обладает высоким уровнем тепловложения и смачиваемости, и обеспечивает формирование сварочного шва с широким профилем в виде крепежной шляпки с незначительной глубиной проплавления.

В зависимости от температуры воздействия, он меняет свое агрегатное состояние. При его охлаждении до -183°С он преобразуется в жидкость с хорошей подвижностью, приобретающей голубой оттенок. При дальнейшем понижении температур ниже 200°С кислород замерзает. 

В газообразном состоянии кислород используют в качестве дополнительного компонента сварочной смеси, востребованной для сварки MIG/MAG.

Углекислый газ

Углекислота (двуокись углерода или СО₂) – весит больше воздуха и может растворяться в воде. Углекислоту применяют при холодной посадке металлических деталей, изготовлении конструкций и сооружений из легированных и теплоустойчивых сталей, сварке трубопроводов, в машино- и судостроении, устранении дефектов у стального литья.

В зависимости от чистоты, углекислый газ делят на несколько категорий:

•         1 сорта, не имеющий дополнительных примесей;
•         2 сорта, в состав которого входят водяные пары;
•         3 сорта, содержащий другие кислоты, спирт, сероводород или другие примеси.

Для получения качественного сварного шва рекомендуется использовать чистую углекислоту первого сорта. Также допускается газ второго сорта, но дополнительные включения ухудшают пластичность и свойства расплавляемого металла.

Углекислоту ценят в первую очередь за низкую стоимость, а также за возможность работы с металлами небольшой толщины и сварки полуавтоматом или автоматическим аппаратом во всех пространственных положениях.

Инертные газы

Инертные защитные газы – категория веществ, атомы которых имеют особую внешнюю оболочку, состоящую из электронов. Именно она, при контакте с горячим металлом, не дает газу проникать в плотный материал и растворяться в нем, чем и объясняет инертность.

Гелий

Инертный газ гелий (He) – дорогостоящее вещество, требующее большого расхода и применяемое для выполнения ограниченного перечня работ. Он востребован для TIG сварки с использованием заготовок из активных, цветных металлов, химически чистых материалов, сталей разных марок в потолочном положении, а также работы в других положениях с толстостенными заготовками.

В результате его применения получается хороший шов с большой глубиной проплавления и широким профилем, так как газ является проводником тепла и обладает высокой степенью ионизации.

Аргон 

Аргон (Ar) – газ, уникальность которого заключается в том, что он не вступает в реакцию не только с металлом, но и присутствующими в сварочной ванне газами. Благодаря инертности, аргон отлично себя показал при соединении заготовок из тугоплавкого и активного металла. Абсолютно пожаро- и экологически безопасный газ, востребован для MIG сварки аргонодуговой сварки TIG цветных и других металлов.

Аргон обладает низким уровнем ионизации и небольшой теплопроводностью, в результате которых на внешнюю область дуги передается лишь небольшое количество тепла и из металла образуется узкий, но при этом достаточно глубокий сварочный шов. Важным плюсом газа является его масса, превышающая вес воздуха, за счет чего он полностью вытесняется из сварочной ванны.

Смеси из инертных газов

Смеси из разных инертных газов активно выделяют большое количества тепла в месте сваривания деталей и отличаются высокой плотностью, которая обеспечивает защиту горячему металлу в сварочной ванне от взаимодействия с кислородом. Их изготавливают на основе гелия и аргона, входящих в состав в соотношении 60%/40%. Такие смеси востребованы при полуавтоматической сварке металлов, обладающих высокой степенью теплопроводности.

Смеси из инертных и активных газов

Для увеличения производительности процесса сварки и обеспечения результата высокого качества часто используют смеси, включающие в себя как инертные, так и активные газы. Такая комбинация позволяет добиться хорошей стабилизации дуги, увеличить глубину проплавления, мелкокапельного переноса расплавленного металла, что в свою очередь повышает качество шва и уменьшает разбрызгивание. Такие смеси востребованы при сваривании сталей плавящимися электродами.

Выбор защитного газа в соответствии с применяемым металлом

Частый проблема, которая волнует начинающих сварщиков касается того, какой газ применять для конкретного вида металла. Профессионалы, рекомендуют придерживаться следующих рекомендаций:

•         никель, титан, медь и сплавы на их основе – аргон, который уменьшает текучесть металла и способствует образованию аккуратного, чистого шва;
•         медь и стали разных марок – смеси из аргона и гелия, увеличивающие тепловложение, уменьшающие вероятность образования окисной пленки;
•         низколегированная сталь – сочетание гелия, аргона и углекислоты, позволяющее получить качественный шов из-за высокой степени инертности;
•         алюминий и сплавы на его основе – смесь из аргона и гелия, которые дают максимум тепловложения и улучшенные показатели слияния;
•         углеродистая сталь – углекислота, смесь аргона с кислородом или углекислым газом, обеспечивающие надежное слияние жидкого металла с заготовкой с исключением деформации материала;
•         нержавеющая и низколегированная сталь – смесь аргона с кислородом или углекислотой и гелием, уменьшающая вероятность появления окисления и участков с прожогами.

При подборе газовой смеси, кроме металла необходимо учитывать технические характеристики расходников, особенности технологии сварки, размеры заготовок, внешние условия.