ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
Возможно ли сократить расходы на сварку и улучшить ее качество одновременно?
ДА! ДА, и еще раз ДА!
Технология сварки в защитной среде с применением сварочных газовых смесей значительно повышает качество работ и эффективность производства сварочных работ. Новым уровнем в улучшении сварочных процессов стало применение газовых смесей на основе аргона!
Преимущества использования газовых сварочных смесей на основе аргона по сравнению с углекислотой: Увеличение количества наплавляемого металла за единицу времени, а также снижение потерь электродного металла на разбрызгивание. Снижение количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного соединения и как следствие уменьшение до 95% трудоемкости по их удалению. Повышение плотности и пластичности металла шва. Повышение прочности сварного соединения. Процесс сварки стабилен даже при некоторой неравномерности подачи сварочной проволоки, а также наличия на её поверхности следов технологической смазки и ржавчины. Гигиенические условия труда на рабочем месте сварщика улучшаются за счет значительного уменьшения количества выделений сварочных аэрозолей и дымов.
Инертные
Не вступают в химическое взаимодействие с металлами и практически не растворяются в металлах
Аргон (Ar) — бесцветный, без запаха, негорючий, неядовитый газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. В металлах нерастворим как в жидком, так и в твердом состояниях. Выпускается (ГОСТ 10157-79) двух сортов: высшего и первого.
В газе высшего сорта содержится 99,993 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Рекомендуется для сварки ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов.
В газе первого сорта содержится 99,98 % аргона, до 0,01 % азота и не более 0,002 % кислорода. Рекомендуется для сварки стали и чистого алюминия.
Гелий (Не) — бесцветный газ, без запаха, неядовитый, значительно легче воздуха и аргона. Выпускается (ГОСТ 20461-75) двух сортов: высокой чистоты (до 99,985 %) и технический (99,8%).
Используется реже, чем аргон, из-за его дефицитности и высокой стоимости. Однако при одном и том же значении тока дуга в гелии выделяет в 1,5 — 2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и значительному увеличению скорости сварки.
Гелий применяют при сварке химически чистых и активных материалов, а также сплавов на основе алюминия и магния.
Азот (N2) — газ без цвета, запаха п вкуса, неядовитый. Используется только для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. Выпускается (ГОСТ 9293-74) четырех сортов: высшего — 99,9% азота; 1-го — 99,5%; 2-го — 99,0%; 3-го — 97,0%.
Лучшие условия труда:
Значительно меньше количества дыма, сварочных аэрозолей и вредных газов сохраняют здоровье сварщика и позволяют ему длительное время работать с большим вниманием. Уменьшается риск возникновения профессиональной болезни сварщиков — силикоза легких.
Уже наступило время использовать прогрессивные технологии и новые продукты, позволяющие производителям обеспечивать высокое качество работ и эффективность производства, улучшить и обезопасить условия труда своих рабочих.
осуществляет поставку сварочных газовых смесей, наполнение баллонов и оперативную доставку специализированным транспортом.
Область применения
Сварочные смеси газов используются преимущественно для тех случаев, когда работа ведется с тонкими деталями, цветными металлами и сложно свариваемыми сплавами. Они применяются во всех тех случаях, где необходимо применение полуавтомата. Защита от кислорода из атмосферы требуется практически всегда. Без использования газов работа не может проводиться. Исключение составляют только марки самозащитной проволоки, для которых газовые смеси для сварки не требуются. Основными сферами использования являются ремонтные мастерские, производство автомобилей и другой техники, машиностроение, различные промышленные предприятия, химическая и нефтяная отрасль.
Расход газа при выполнении сварочных работ
Расход газовой защитной смеси, измеряемый в литрах в минуту, регулируют вручную с помощью ротаметра. Рекомендуется устанавливать параметр (в л/мин), соответствующий диаметру горелки (в мм). При использовании бытового или полупрофессионального оборудования затраты составляют не более 10-15 л/мин. Увеличение параметра приводит к насыщению расплава газовыми пузырями, а при чрезмерной экономии происходит разрушение защитного потока с последующим проникновением атмосферного воздуха в рабочую зону.
Применение смеси Ar + He
Гелий в сочетании с аргоном часто применяют для сварки медных (лёгких) сплавов. Способы сварки: TIG и MIG. Хромоникеливая сталь с алюминием вариться могут точно такой же смесью.
Наверняка у читателя возник вопрос: «Существует ли возможность самостоятельно выполнять смешивание означенных газов и достигать при этом желаемого эффекта?». Ответ вряд ли утешит доморощенного сварщика.
Дело в том, что непосредственно в рабочей среде можно смешивать газы (накручивая редукторы). Однако, в этом случае Вы вряд ли сумеете достичь эффективных концентраций компонентов смеси. От этого безусловно будет страдать конечный результат сварочного процесса.
В видео демонстрируется пример сварочной смеси:
Составы сварочных смесей для разных видов сварки
— Ar + CO2. Данный состав эффективен при сварке низкоуглеродистых сталей. Увеличивается плотность сварных соединений в результате уменьшения пористости шва. Снижается расход электродного металла вследствие уменьшения разбрызгивания. При большом содержании углекислоты (20%) можно варить толстостенные детали, даже в случае загрязненной поверхности.
Аргон и углекислота
Вот видео сварки таким составом:
— Ar + O2. Применяется для методов MAG и TIG сварки высоколегированной и стойкой к кислотам стали. Защитная сварочная смесь, состав которой включает аргон и кислород, способствует стабильности электрической дуги, глубокому проплавлению и гладкости шва.
Аргон и кислород
— Ar + He. Использование такого состава подходит для сварки легких и медных сплавов высокой теплопроводности способами TIG и MIG. Также применяется при работе с хромоникелевой сталью и алюминием.
Аргон и гелий
— Ar + H. Способствует интенсивному наплавлению, благодаря хорошей концентрации энергии в точке соприкосновения с материалом. Используется как защитный газ для работ с никелевыми сплавами и нержавеющей сталью способом TIG.
Аргон и водород
— Ar + активные газы. Используется в ручном и автоматическом методе MAG при работе с легированной сталью. Обеспечивает двойную экономию расходного материала. В процессе работы практически отсутствует разбрызгивание металла, а шов получается гладким и аккуратным, не требующим дополнительной мехобработки.
Аргон и активные газы
Больше статей о сварочных смесях Вы найдете в этом разделе.
Сварочные смеси с гелием: целесообразность применения
Гелий (He) является вторым самым легким элементарным газом после водорода. Бесцветный, непахучий, безвкусный, нетоксичный и химически инертный, гелий негорюч и обладает высокой теплопроводностью. Он используется для того, чтобы создать экран инертного газа и предотвратить оксидацию во время сварки металлов в сплавах алюминия, нержавеющей стали, меди и магния. Гелий применяется вместе с аргоном или несколькими процентами CO2 или O2 для электродуговой сварки (GMA) нержавеющей стали. В чистом виде или в смеси с аргоном он используется в качестве защитного газа для сварки вольфрамовым электродом (GTA) и сварки в защитной газовой среде (MIG). Сварочные смеси с гелием обычно предпочтительнее чистого аргона для соединения участков основного металла, которые имеют высокую теплопроводность. Гелий может быть использован для снижения уровня образования озона при сварке алюминия. Также гелий имеет несколько уникальных характеристик, которые делают его выгодным для сварки: высокие показатели ионизации, теплопроводности и инертности. Все это в совокупности обеспечивает более высокие показатели сварки и качественные сварные швы. В свою очередь это приводит к повышению производительности и снижению затрат на сварку.
Начиная с 1960-х годов в Америке инженеры исследовали влияние гелия при сварке MIG. В ходе изучения они разработали трёхкомпонентную гелиевую смесь , содержащую 90% He — 7.5% Аr — 2.5% СО2. Низкое содержание углекислого газа для того, чтобы уменьшить абсорбцию углерода и повысить коррозионную устойчивость, особенно в многопроходных сварках. Добавка аргона и углекислого газа обеспечивают хорошую стабильность дуги и глубину плавления. Гелий обеспечивает высокую теплопроводность для преодоления «вязкого» характера сварочной ванны из нержавеющей стали. Такой состав давал значительные преимущества и повышал текучесть сварного шва в основном на толстостенных нержавеющих деталях и при высокопроизводительных процессах сварки. Другая смесь (66% Ar — 26,5% He-7,5% CO2) была разработана для импульсной дуговой сварки как углеродистых, так и низколегированных сталей. Ее можно использовать на всех толщинах в любом положении. И она обладает хорошими механическими свойствами по управлению площадью сварки. Эта более высокоскоростная смесь в сравнении с двухкомпонентной.
Cмеси трех газов обычно используются для специальных применений, наиболее популярны и доступны двухкомпонентные. Смеси аргона и гелия используются в основном для цветных металлов, таких как алюминий и медь, для увеличения тепловыделения. Как правило, гелий используется в соотношениях от 25 до 75 процентов с остатком аргона. В общем, чем толще основной металл, тем выше должен быть процент гелия. Регулируя процентный состав газов, мы можем влиять на распределение тепла к сварному шву, тем самым определяя форму поперечного сечения металла шва, которая также является важным параметром в некоторых применениях. Испытания показали, что при использовании чистого аргона относительно узкое поперечное сечение шва имеет более пористую структуру. При добавлении гелия в аргон площадь проникновения расширяется и помогает снизить уровень пористости в готовом сварном шве. По мере увеличения процента гелия напряжение дуги, разбрызгивание и отношение ширины шва к глубине увеличиваются, в то время как пористость в алюминии минимизируется. При это аргон должен составлять не менее 20% при смешивании с гелием.
Сравнение проплавления сварного шва в поперечном разрезе с разными защитными газами
При 50% гелия смесь подходит для высокоскоростной механизированной сварки цветных материалов толщиной, не превышающей 17 мм. 75 % гелия к аргону — эта смесь для механизированной сварки алюминия толщиной более 10 мм в нижнем положении. Эти смеси широко используются для сварки TIG, MIG, поскольку гелий обеспечивает более широкую и глубокую сварку.
Самое распространенное соотношение — 25-30% гелия к аргону создает смесь, которая используется для сварки цветных металлов, где требуется увеличение тепловложения и внешний вид сварного шва имеет первостепенное значение. Добавление гелия к аргону увеличивает подачу энергии в сварочную ванну, делая ее более текучей. Это, в свою очередь, повышает профиль проплавления и характеристики сварки плавлением. Обе эти функции помогают снизить вероятность возникновения дефектов и необходимость их доработки.
Преимущества смеси аргона и гелия:
— снижение уровня пористости, приводящего к более высокому качеству готового изделия, уменьшению количества доработок;
— минимизация брака по различным параметрам: повышение механических свойств и внешнего вида шва;
— снижение производственных затрат и расходных материалов;
— улучшенное сваривание для более сильных механических свойств;
— увеличение скорости сварки, что снижает затраты на рабочую силу.
Добавление гелия обычно увеличивает текучесть сварочной ванны, от формы и размеров которой зависят форма и размеры сварных швов. Последние во многом определяют эксплуатационные характеристики получаемых соединений. Сварное соединение, выполненное с использованием смеси гелия и аргона, обычно не требует послесварочной чистки, что также сокращает время работы с изделием. При использовании смесей с гелием появляется больше возможностей влиять на этот процесс, улучшая как сам процесс сварки, так и готовое изделие.
Сварочные швы при различном процентном соотношении аргона и гелия
Сварочные смеси с гелием за рубежом используют уже более 70 лет. Все основные ключевые газовые компании имеют свои такие смеси, как отдельный продукт под определенным торговым названием (например, смесь helistar от компании Praxair, varigon – Linde и т.д.). В России эти смеси используют редко из-за дороговизны гелия, поэтому и купить готовую смесь с необходимым процентным соотношением не всегда просто. Гелий дороже других защитных газов и требует более высокого расхода, чем аргон. Перед использованием гелия необходимо убедиться, что любая выгода компенсирует дополнительные затраты. Но современный рынок предлагает еще один вариант – это смесители газов, которые позволяют изготавливать готовую смесь самим. Так у бренда IBEDA есть смесители с точными фиксированными настройками, откалиброванными на заводе, которые гарантируют на выходе точное процентное соотношение смеси. «Эти смеси актуально использовать для сварки алюминия с большой толщиной металла. В Европе чаще всего используют соотношение Ar 70% / He 30%, иногда 50/50, и очень редко 30/70»,- прокомментировал Андреас Берг, руководитель отдела продаж компании IBEDA.
Выбор смеси обычно основан на специфическом применении и показателях, которые необходимо достичь. Во многих случаях можно увеличить скорость сварки и улучшить качество швов, используя смеси гелия и аргона. Поэтому, повышенная стоимость смесей с гелием возмещается более низкими производственными затратами, минимизацией брака и повышением производительности.
Качественные смеси газов с добавлением гелия вы можете производить сами благодаря надежным немецким смесителям — выбрать здесь
Получить консультацию по тел. или отправляйте запрос на
Печатную версию статьи ищите в журнале GasWorld. Гелий. Криотехнологии (сентябрь/октябрь 2019), с. 28-29
