Какой газ лучше для сварки? Выбор зависит от того, какой металл сваривают, какова толщина заготовки. Также важны требования к прочности шва и экономические показатели. Как правило, выбирают между чистым газом и смесью нескольких видов.
Что учесть? На выбор сварщиков аргон, гелий, диоксид углерода, кислород и азот, а также их комбинации. Некоторые специалисты покупают разные виды газа и смешивают, но это очень опасно, так как тяжело соблюсти пропорции.
В этой статье:
Задачи газа в сварке
Твердый металл слабо реагирует с другими веществами. В частности, процесс окисления стали кислородом может длиться на протяжении многих лет. Сначала на поверхности материала появляется маленькая точка, затем ее площадь увеличивается, и только по прошествии времени образуется сплошная ржавчина.
Задачи газа в сварке
При нагреве металла до высокой температуры он начинает плавиться, то есть переходит в жидкое состояние. В этом виде материал может очень активно реагировать с окружающей средой, в частности с кислородом. Так, в легированных металлах имеется определенное содержание углерода.
Если в процессе сварки он начнет соединяться с кислородом, то появится большое количество брызг. Сталь после остывания при этом будет иметь множество пор разного размера. Разумеется, стык в этом случае не будет отличаться ни герметичностью, ни прочностью.
Чтобы предотвратить вступление в химическую реакцию жидкого металла с кислородом, используется защитный газ. Он выполняет следующие задачи:
- Сварочная ванна не закипает и не бурлит.
- Рабочему намного легче следить за процессом образования соединения.
- На шве не образуются поры, он становится прочнее и ровнее.
Также защитный газ способствует охлаждению шва и ускорению процесса кристаллизации. Если газ отключить сразу после затухания сварочной дуги, то появится кратер. В изделиях, для которых предъявляются повышенные требования к герметичности, это может привести к протечке. Во избежание подобных проблем после погашения дуги защитный газ подается к сварочной ванне еще некоторое время.
Задачи газа в сварке
Виды газа для сварки
Аргон
Такой газ лучше подходит для сварки алюминия или стали полуавтоматом. В соответствующих работах применяется газ первого сорта, который отличается несколько большим содержанием примесей, чем аргон высшего сорта – до 0,09 % азота и до 0,02 % кислорода.
Аргон отличается эффективной защитой нагретого участка, сварочной ванны и дуги. Масса этого газа превышает вес воздуха в 1,4-1,5 раза, также он не смешивается с металлом. Еще одним преимуществом следует считать отсутствие цвета, запаха, токсичности, то есть при работе с аргоном сварщик не рискует отравиться.
Аргон высшего сорта отличается минимальным содержанием примесей: азот – не более 0,006 %, кислород – не более 0,007 %. Такой газ применяется при сварке титана, хрома и никеля, цветных металлов. Однако его стоимость достаточно высока, поэтому использовать высший сорт следует только тогда, когда нельзя обойтись аргоном более низкого качества.
Гелий
Гелий отличается очень высокой ценой, поэтому в чистом виде он используется крайне редко. Масса его меньше, чем у аргона, поэтому повышается и расход при выполнении сварки. Нетоксичен, не имеет запаха и цвета.
Гелий бывает двух типов. Первый – газ высокой степени очистки, в котором может присутствовать не менее 99,984 % основного вещества. Второй вид – технический, в котором содержание чистого гелия достигает 99,8 %. Помимо собственно защитных функций, такой газ обеспечивает повышение производительности работ в 1,4-2 раза, так как дуга ионизируется с последующим повышением тепловыделения.
Гелий широко используется в развитых промышленных странах, например в Германии и США, в России обычно выбирают иной состав. Такой газ хорошо подходит для сварки химически чистых материалов, например магния, меди, алюминия. В странах СНГ он если и используется, то вместе с аргоном и углекислым газом, что дает возможность расширить сферу его применения при полуавтоматических сварочных работах.
Диоксид углерода СО2
Такой газ лучше всего подходит для сварки полуавтоматом черных металлов, низколегированных и углеродистых сплавов. Его широкое применение в России обусловлено относительно низкой стоимостью и доступностью в продаже.
Данный газ имеет слабовыраженный запах, хорошо растворяется в воде, не обладает цветом и вкусом. Любопытно, что именно углекислый газ применяется при газировании напитков, и иногда сварщики умудряются в полевых условиях приготовить с его применением газированную воду.
Масса СО2 больше кислорода, поэтому его расход относительно невелик, особенно в сравнении с летучим гелием. При длительном выполнении работ необходимо заранее позаботиться о вентиляции, в идеале следует установить вытяжную систему, однако это требование обычно соблюдается только на крупных промышленных производствах.
В зависимости от доли примесей диоксид углерода мотет быть первого, второго и высшего сорта. Газ высшего сорта содержит не более 0,2 % иных веществ, первого – не более 0,5, второго – не более 1,2 %.
Диоксид углерода СО2
Недостаток диоксида углерода в том, что он поглощает воду, и это негативно сказывается на качестве сварки. Во избежание проблем рекомендуется примерно за полтора часа до начала работ перевернуть баллон вентилем вниз. Также можно использовать осушитель, а при начале выполнения операции следует немного выпустить газ, затем снова закрыть кран.
Углекислота хорошо подходит для сварки низколегированных и среднелегированных сплавов, устойчивых к коррозии типов чугуна и иных материалов.
Азот
Азот при полуавтоматической сварке используется только для работы с медью, с иными металлами он вступает в химическую реакцию, в результате на поверхности металла образуются многочисленные поры, что негативно влияет на качество соединения.
Азот может быть четырех видов – высшего, первого второго и третьего сорта. Как и у других газов, разница заключается в содержании примесей. В высшем сорте их не более 0,5 %, в первом – не свыше 0,5 %, во втором – до 1 % в третьем – не более 3 % посторонних соединений.
Кислород
Кислород – это химически активный газ, не имеющий вкуса, запаха и цвета. Негорюч, но при взаимодействии с огнем активно поддерживает горение. В сварочных работах он используется в сочетании с другими газами. В продаже есть три сорта. Первый имеет наименьшее количество примесей, концентрация О2 достигает 99,89 %. Второй сорт – концентрация газа составляет до 99,5 %. Третий сорт имеет наибольшее количество примесей, на чистое вещество приходится до 99,2 % состава.
Кислород
Газовые смеси для сварки
Какой газ лучше всего для сварки? Как правило, профессионалы выбирают соединения аргона с гелием, аргона и диоксида углерода, смесь аргона, углекислоты и кислорода. Доля отдельного газа в смеси меняется в зависимости от ее назначения.
Смесь аргона и кислорода
При добавлении в защитный газ кислорода в объеме от 1 до 4 % улучшается текучесть металла, его перенос получается мелкокапельным, а это способствует повышению качества соединения, уменьшению искрения и наплывов. Кроме того, сокращается расход присадочной проволоки, которая при обычных условиях дает большое количество брызг.
Смесь аргона и гелия
Такой состав хорошо подходит для обработки цветных сплавов, например алюминия, титана. Благодаря ему сварочная ванна надежно защищается от воздействия внешней среды. В большинстве случаев аргон и гелий соединяются в соотношении 1 к 1, однако встречаются и смеси, содержащие до 65 % гелия и 35 % аргона.
Соединение углекислого газа и кислорода
Такой состав нечасто используется, но он хорошо подходит для сварки легированных, черных металлов, конструкционных и углеродистых сплавов. Смесь включает в себя примерно 75 % диоксида углерода, остальное приходится на кислород. Это позволяет повысить качество стыка по сравнению с выполнением работ в среде чистой углекислоты.
Смесь аргона и углекислого газа
Такой газ лучше подходит для сварки нержавейки, углеродистых средне- и низколегированных сплавов. Смесь содержит до 80 % аргона и 20 % углекислоты. Она позволяет получить надежную защиту и сварочной ванны, и дуги.
Еще одним преимуществом является минимальное количество брызг. Соединение имеет мелкочешуйчатую структуру, за счет повышенного тепловыделения повышается скорость выполнения работ и глубина проплавления металла.
Смесь аргона и углекислого газа
Какой газ лучше для сварки определенного металла
Вопрос о том, какой защитный газ лучше подходит для того или иного вида металла, часто возникает не только у начинающих сварщиков, но и у профессионалов. Соответствующие рекомендации приводятся в таблице ниже. Эти советы помогут выбрать смесь, которая обеспечит получение шва наилучшего качества.
| Соединяемый сплав | Протекторный газ, подходящий для выполнения соответствующей работы | Характеристика сварной операции |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь | 75 % аргона +25 % углекислоты | Высокая производительность сварки, не образуется прогаров металла при толщине листа до 3 мм, минимальные деформации и небольшое количество брызг. |
| Углекислота | Металл проваривается на большую глубину, высокая производительность работ. | |
| Нержавеющая сталь | 90 % гелия + 7,5 % аргона + 2,5 % углекислоты | Прогар металла отсутствует, поверхность материала не окисляется, область шва имеет небольшую площадь. |
| Низколегированная сталь | 60-70 % гелия + 25-35 % аргона + 4,5 % углекислоты | Повышенная ударопрочность, слабое химическое реагирование. |
| 75 % аргона + 25 % углекислоты | Стабильное горение дуги, минимальное образование брызг, повышенная прочность шва. | |
| Алюминий и сплавы на его основе | Аргон | Повышенная устойчивость дуги, хорошее наплавление электрода, возможность выполнения сварки листов до 25 мм толщиной. |
| 35 % аргон + 65 % гелий | Повышенное тепловыделение, улучшенное взаимопроникновение металла заготовок, можно варить изделия толщиной до 76 мм. | |
| 25 % аргон +75 % гелий | Высокое тепловыделение, минимальное количество пор, можно варить детали до 76 мм толщиной. | |
| Магниевые сплавы | Аргон | Повышенное качество стыка, не требуется выполнение финишной обработки. |
| Нержавеющая сталь | Аргон + 1 % кислорода | Стабильное горение дуги, повышенное взаимопроникновение материала соединяемых изделий, увеличение текучести металла в зоне расплава, нет прогаров при сварке тяжелых нержавеющих металлов. |
| Аргон + 2 % кислорода | Повышенная стабильность дуги, высокая производительность работ, подходит для обработки тонколистовой нержавейки. | |
| Углеродистая сталь | Аргон + 1-5 % кислорода | Стабильная дуга, контур валика хорошо сливается с основным материалом, нет прогаров, повышенная производительность работ. |
| Аргон + 3-10 % кислорода | Стык имеет высокие эстетические характеристики, сварка выполняется только с позиционированием электрода, образуется малое количество брызг. | |
| Низколегированные стали | Аргон + 2 % кислорода | Соедините прочное, при этом значительно снижается опасность образования прогаров. |
| Титан | Аргон | Повышенная стабильность дуги. |
| Медь, никель и их сплавы | Аргон | Металл становится более вязким, повышается слияние, подходит для обработки металлов толщиной до 3 мм. |
| Аргон + 80-75 % гелия | Повышенное тепловыделение | |
| Медь, стали duplex | Азот | Помогает защитить корень шва, препятствует возникновению оксидной пленки на нем. |
Часто задаваемые вопросы о выборе газа для сварки
Какие условия учитывать при выборе подходящего защитного газа?
Выбор оптимального защитного газа зависит от следующих условий:
- марка металла изделия;
- ответственность шва;
- экономические критерии.
Первый из указанных признаков обычно имеет определяющее значение.
Как правильно смешивать разные защитные газы?
Данную процедуру можно выполнить прямо на месте выполнения работ, однако здесь есть некоторые проблемы, а именно:
- Нельзя соблюсти точные пропорции разных газов в смеси.
- Перерасход газа, так как перед выполнением работ приходится несколько раз проверять правильность смешивания.
Таким образом, если газ приходится экономить, а к качеству стыка предъявляются повышенные требования, то следует использовать смеси фабричного производства.
Допускается ли выполнение сварки без защитного газа?
В теории это возможно, однако в этом случае дуга будет гореть слишком интенсивно, возникнет большое количество брызг, металл начнет кипеть, образуется много пор. В целом качество стыка не выдержит никакой критики.
Газовая сварка широко используется не только в промышленности, но и в быту, поэтому вопрос об оптимальном защитном газе далеко не праздный. Для домашних работ лучше всего подходит углекислота, поскольку она имеет невысокую стоимость и позволяет получить соединение приемлемого качества. В промышленности чаще используются аргон, азот, гелий. В любом случае перед тем, как приступать к работе, следует заранее позаботиться о безопасности – установить вытяжку и использовать специально защитное снаряжение.
Уменьшить расход газа позволит применение промышленных смесей. В полевых условиях лучше выбрать чистый аргон, азот или углекислоту.
