Инертные газы для сварки: Защитные газы

Содержание

Газы инертные, сварка — Справочник химика 21

    В зарубежной практике трубные заготовки сваривают следующими методами автоматической сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа полуавтоматической сваркой в среде инертного газа ручной дуговой сваркой плавящимся электродом со специальной обмазкой. [c.33]

    При особо высоких требованиях прочности и плотности соединений трубы крепят электросваркой. При правильном выборе металлов трубной решетки, трубок и электродов электросварка обеспечивает прочность на 50% выше, чем при других методах. Так, трубные решетки из морской латуни и трубы из мышьяковистой меди сваривают вольфрамовыми электродами в атмосфере инертного газа (аргонодуговая сварка). Имеется также положительный опыт замены ручной заварки труб полуавтоматической заваркой с помощью сварочного пистолета. [c.153]


    Процесс сварки электронным лучом имеет очень высокую концентрацию энергии и, таким образом, не способствует образованию горячих трещин.
Сварка электронным лучом, таким образом, лучше, чем плазменная сварка, которая в свою очередь лучше, чем сварка вольфрамовым электродом в атмосфере Инертного газа. Сварка металлическим электродом в атмосфере инертного газа, дуговая сварка и дуговая сварка под слоем флюса также лучше, чем сварка вольфрамовым электродом в атмосфере инертного газа, если все другие условия одинаковы. Для того чтобы получить желаемое сопротивление образованию горячих трещин при сварке, необходимо учесть чистоту материала..  [c.395]

    В среде инертных газов ручная сварка алюминия и его сплавов вольфрамовым электродом осуществляется на специальных установках УДАР-300 и УДАР-500 (табл. У1-9). [c.213]

    Точечную и роликовую сварку обычно производят без защиты инертными газами. При сварке, вследствие высокой температуры плавления сплавов, происходит подплавление электродов и их приваривание к контактной поверхности свариваемых деталей. Для устранения этого поверхности свариваемых деталей в местах их контакта с электродами перед сваркой покрывают графитом (натирают 

[c. 280]

    Чистота инертного газа при сварке алюминиевых сплавов — основное условие сварки хорошего качества. Примеси при сварке алюминиевых сплавов совершенно недопустимы. Так, нри использовании в качестве защитного газа гелия (чистота около 98%) не удалось достигнуть хорошей сварки алюминия без применения флюсов. При использовании же гелия повышенной чистоты (99,8%) можно получить сварные швы хорошего качества без применения флюса 180]. [c.216]

    Сварка с применением газовых теплоносителей. Воздух или инертные газы, подогретые при прохождении через электронагревательные элементы, нагревают термопласт в месте сварки до необходимой темн-ры совместно со сварочным прутком, чем и обеспечивается сварка. Нек-рые термопласты (напр., полиамиды) чувствительны к кислороду воздуха. Такие пластмассы чаще сваривают подогретыми инертными газами (азотом). Сварку с газовыми теплоносителями применяют при изготовлении изделий из толстых листов или для сварки толстостенных деталей, отлитых методом литья под давлением.

Этот способ сварки применяют лишь в тех случаях, когда нельзя применить другие, более производительные способы. [c.33]


    Из дуговых способов сварки титана самый распространенный — сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертных газов. Качество сварки зависит главным образом от надежности защиты зоны сварки и чистоты инертного газа. Для получения качественного шва необходимо, чтобы содержание влаги в защитном газе (аргоне) было минимальным, так как под действием высоких температур она диссоциируется и образующиеся водород и кислород энергично поглощаются расплавленным металлом. Применяют аргон I сорта с точкой росы не выше —45 °С [8]. 
[c.22]

    Наиболее рациональным типом соединения деталей из титана является соединение встык, которое позволяет применять защиту инертным газом при сварке под слоем флюса. Качество сварных швов контролируют рентгеновскими аппаратами. [c. 124]

    Дуговая сварка в среде инертных газов. Дуговую сварку с защитой дуги инертным газом (аргоном, гелием) применяют для производства тонкостенных труб с прямым швом диаметром 6…426 мм, толщиной стенки 0,2…5,0 мм из [c.32]

    Переходя к рассмотрению способов сварки, применяемых для получения вакуумноплотных сварных соединений, отметим, в первую очередь, широчайшее распространение дуговой сварки в защитных газах. Такую сварку лучше вести в камере, заполненной инертным газом, — тогда нагреваемые при сварке участки деталей надежно защищены от окисления. Если же по габаритам деталь в камеру не входит, следует применять специальную горелку, обеспечивающую подачу защитного газа не только со стороны сварки, но и с противоположной стороны. 

[c.153]

    Замена ручной дуговой сварки в нижнем положении (при вертикальном расположении трубного пучка теплообменника) сваркой в инертных газах в вертикальной плоскости (горизонтальное расположение пучка теплообменника) при приварке труб к трубной решетке способствует значительному повышению прочности и плотности сварных швов, увеличению работоспособности сварного соединения, снижению брака при сварке и повышению производительности труда.

[c.176]

    Неон. Аргон. Эти газы, а также криптон и ксенон, получают из воздуха путем его разделения при глубоком охлаждении. Аргон, а связи с его сравнительно высоким содержанием в воздухе, получают в значительных количествах, остальные газы — в меньших. Неон и аргон нмеют широкое применение. Как тот, так и другой применяются для заполнения ламп накаливания. Кроме того, ими заполняют газосветные трубки для неона характерно красное свечение, для аргона сине-голубое. Аргон, как наиболее доступный из благородных газов, применяется так ке в металлургических и химических процессах, требующих инертной среды, в частности при аргонно-дуговой сварке алюминиевых и алюминиевомагниевых сплавов. [c.670]

    Крупные детали можно изготовлять из углеграфитовых материалов сплавлением или сваркой. Предварительно зачищенные поверхности графита прижимают друг к другу в среде инертного газа (аргона). Через такую систему пропускают электрический ток. Между свариваемыми поверхностями графита возникает электрическая дуга, которая развивает температуру, необходимую для сварки.

Этот метод открывает широкие возможности для получения сварных графитовых изделий. [c.48]

    Заварить срез заливной трубы с помощью вольфрамового электрода в среде инертного газа, электронно-лучевой сварки или аргонодуговой и удалить уплотняющие приспособления. [c.252]

    Аргон получают при разделении жидкого воздуха, а также из отходов газов синтеза аммиака. Аргон применяют в металлургических и химических процессах, требующих инертной атмосферы (аргоно-дуго-вая сварка алюминиевых и алюмо-магниевых сплавов), в светотехнике (флюоресцентные лампы, лампы накаливания, разрядные трубки), электротехнике, ядерной энергетике (ионизационные счетчики и камеры) и т. п. [c.611]

    Гелий получают из некоторых природных газов, в которых он содержится как продукт распада радиоактивных элементов. Он находит применение для создания инертной среды при автогенной сварке металлов, а также в атомной энергетике, где используется его химическая инертность и низкая способность к захвату нейтронов.

Гелий широко применяется в физических лабораториях в качестве хладоносителя и при работах по физике низких температур. Он служит также термометрическим веществом в термометрах, работающих в интервале температур от 1 до 80 К. Изотоп гелия jHe — единственное вещество, пригодное для измерения температур ниже 1 К. [c.493]

    Существует много методов сварки полимеров, различающихся по способу нагрева и по другим особенностям процесса. Нагрев может осуществляться горячим воздухом и инертным газом, контактом с горячей поверхностью металла или высокочастотным нагревом и некоторыми другими путями. Своеобразные возможности открываются в результате применения для данной цели радиации различного вида. Происходящий при этом частичный разрыв связей в молекулах полимера сопровождается образованием новых связей между молекулами, принадлежащими соединяемым деталям. 

[c.232]


    Так, аргон используют в качестве защитной атмосферы (предохранение от окисления) при выплавке таких металлов, как уран, торий, германий, цирконий и гафний, а также при получении чистого кремния. На практике широко распространен способ электросварки (а также наплавки и резки) металлов в защитной атмосфере инертного газа —обычно аргона (аргонно-дуговая сварка титановых, алюминиевых, магниевых и др. сплавов, меди, вольфрама, нержавеющих сталей и т. д.). Чистые гелий и аргон—непревзойденные защитные газы при работе с химически малоустойчивыми веществами, легко поддающимися окислению. 
[c.544]

    Вольфрам применяется для сварки металлов в инертных газах (Аг, Не), в плазмотронах, работающих на Аг или N2, а также в осветительных лампах (нити накаливания). [c.357]

    Применение. Благородные газы нашли широкое применение в промышленности. Ими заполняют электролампы различных типов. Гелий и аргон используются для создания инертной атмосферы, например, при сварке алюминиевых сплавов. [c.107]

    Для создания потока ионизированных частиц используется дуговой разряд значительной длины между двумя электродами в продуваемом инертным газом канале, стенки которого имеют водяное охлаждение. За счет охлаждения внешней поверхности столба дуги происходит концентрация дугового разряда в центральной части канала, где достигается температура 10 000—20 000 К, что вызывает высокую степень ионизации продуваемого газа, получающего значительный запас энергии. Эта энергия может быть использована для нагрева в процессе сварки и резки различных материалов. 

[c.305]

    Природный и нефтяной газ — это не только топливо и сырье для производства этана, пропана и других гомологов метана. При очистке и переработке газа получают большие количества дешевой серы, гелия и других неорганических продуктов, необходимых для развития ряда отраслей народного хозяйства. Канада благодаря наличию крупных мощностей по переработке сероводородсодержащих природных газов занимает среди капиталистических стран второе место по производству серы [13]. По производству гелия— одного из важнейших и перспективных продуктов — первое место занимают США [14]. Структура потребления гелия характеризуется следующими данными (в % об. ) [15] ракетно-космическая техника — 19 контролируемые атмосферы — 12 искусственные дыхательные смеси — 6 исследования — 15 сварка в атмосфере инертного газа — 18 криогенная техника — 6 теплопередача — 7 хроматография — 4 другие области — 13. В перспективе гелий предполагают широко использовать в атомной энергетике, криогенной электротехнике и других областях [16]. [c.12]

    Сварка в среде углекислого газа Сварка в среде инертных газов [c.374]

    Сварка в среда углекислого газа Сварка в среде инертных газов Сварка электрошлаковая Электросварка Наплавка [c.374]

    Чистота инертного газа прп сварке алюминиевых сплавов является основным условием качественно сварки. Примеси, допустимые в известных пределах при сварке других сплавов, прп сварке алюминиевых сплавов совершенно иедопустпмы. Так, при использовании в качестве защитного газа—гелия чис-тото11 около 98% не удалось достигнуть качественной сварки алюминия без при. иенения флюсов. При использовании же гелия повышенной чистоты (99,8%) качественные сварные пшы могут быть получены без применения флюса. [c.183]

    Иттрнй легко сваривается дуговой сваркой с неплавящимся вольфрамовым электродом в атмосфере инертного газа. При сварке иттрия с другими металлами оптимальные результаты достигаются при применении присадочного материала (например, хрома для улучшения диффузии). Металлический иттрий, содерл ащий 0,1—0,3 % кислорода, отличается склонностью к растрескиванию в процессе сварки. [c.195]

    Сварка неплавящимся электродом должна производиться углом вперед . Угол Л1ежду осью мундштука и присадочной проволокой должен составлять 80—90°. Угол наклона оси мундштука к изделию должен быть 60—80°, расход инертного газа для сварки — в пределах 5— 10 л/мин. [c.87]

    Центробежнолитые трубы сваривают из трубных заготовок вольфрамовым электродом в среде инертного газа при помощи сварочного автомата. После механической обработки кромок трубные заготовки стыкуются на роликовых транспортерах затем при постепенном их вращении между вольфрамовым электродом и заготовкой возбуждается дуга. Сварочная проволока подается к месту сварки автоматически. Подача проволоки, сила тока и напряжение, а также скорость вращения заготовки программируются. В процессе сварки осуществляется автоматический контроль соосности стыковки заготовок, напряжения и силы тока. Основной (корневой) валик и последующие валики накладываются непрерывно (дуга не прерывается), что предотвращает возникновение микротрещин. [c.34]

    Метод восстановления деталей наплавкой применяется для стальных, чугунных, бронзовых, свинцовых деталей, а также для баббитовых вкладышей подшипников скольжения. Наплавка деталей из цветных металлов представляет большие трудности, поскольку эти металлы интенсивно окисляются. Однако при использовании защитной среды (флюсы, инертные газы) возможна наплавка деталей и из цветных металлов. Например, алюминиевые детали наплавляют электродуговым способом и газовой сваркой при использовании в качестве присадочного материала стержней того же состава, что и металл наплавляемой детали. Алюминиевые поршни компрессоров наплавляьэт алюминием с применением ручной аргонодуговой сварки. [c.86]

    Сварки имеют несколько способов выполнения, которые обозначаются автоматическая— под флюсом (А), на флюсовой подушке (Аф), на флюсо-мед-ной подкладке (Ам), на стальной подкладке (Ас),с предварительным наложением подварочного шва (Апш), с предварительной подваркой корня шва (Апк) полуавтоматическая — под юсом (П), на стальной подкладке (Пс), с предварительным наложением подварочного шва (Ппш), с предварительной подваркой корня шва (Ппк) сварка в защитных газах — в инертных газах неплавящимся электродом с присадочньш материалом (ИН), с присадочным материалом (ИНп), плавящимся электродом (ИП), в углекислом газе (УП) электрошлаковая сварка — проволочным электродом (ШЭ) плавящимся мундштуком (ШМ) электродом большого сечения, соответствующим по форме поперечному сечению сварочного пространства (ШП).[c.196]

    Трубопроводы вакуумных установок предварительно испытывают на герметичность давлением 0,2—0,6 МПа в зависимости от величины вакуума, подогретым и осушенным воздухом или инертным газом. После устранения неплотностей систему испытывают на плотность при разрежении. Для этого стационарным оборудованием, создающим выкуум, из системы откачивают воздух. Если в системе не создается стабильный вакуум, та в сомнительных местах заменяют прокладки, подтягивают болты и повторно испытывают систему сжатым воздухом. При достижении стабильного вакуума обнаружение мест утечки производят течеискателем с обдувкой гелием мест соединения и сварки. [c.370]

    Эти газы, а также криптон и ксенон получают из воздуха путем его разделения при глубоком охлаждении. Аргон, в связи с его сравнительно высоким содержанием в воздухе, получают в значительных количествах, остальные газы — в меньших. Аргон в природе образуется в результате ядерной реакции из изотопа jgK. Неон и аргон имеют широкое применение. Как тот, так и другой применяются для заполнения ламп накаливания. Кроме того, ими заполняют газосветные трубки для неона характерно красное свечение, для аргона — синеголубое. Аргон как наиболее доступный из благородных газов применяется также в металлургических и химических процессах, требующих инертной среды. Так металлы Li, Be, Ti, Та в процессе их получения реагируют со всеми газами, кроме благородных. Используя аргон в качестве защитной атмосферы от вредного вляния кислорода, азота и других газов проводят аргонно-дуговую сварку нержавеющих сталей, титана, алюминиевых и алюн магниевых сплавов. Сварной шов при этом получается исключительно чистый и прочный. [c.493]

    Применение -металлов III группы. Применение 8с, У, Ьа ограничено их дефицитностью. Однако лантан Ьа употребляется в сплавах с вольфрамом. Лантанированный вольфрам обладает малой работой выхода электрона и дуговой разряд между электродами из этого материала отличается большой стабильностью (сварка в инертных газах).[c.324]

    Аргонодуговая сварка. При этом способе открытая дуга горит между концом электрода и свариваемым изделием в струе инертного газа — аргона, защищающего расплавляемый металл от вредного воздействия окружающего ноздуха. [c.293]

    Для устранения нарушения газовой защиты сварочного шва скорости движения воздуха, создаваемые местными отсосами, должны быть у места сварки в углекислом газе не более 0,5 м1сек, в инертных газах — не более 0,25 м сек. [c.369]


Что такое инертный газ при сварке

Инертные газы при сварке металлов должны присутствовать. Многим сварщикам интересно знать, зачем они нужны и если нужны, как их можно использовать. В этой статье мы рассмотрим назначение инертных газов и их применение.

Инертные газы являются своеобразной защитной оболочкой при сваривании. Во время сварочного процесса производится плавка металла. Если в этот момент вмешиваются другие газы, то сваривание уже не получится прочным и металл может стать слабее. Поэтому существуют газы, которыми можно ускорять сварочный процесс, например Гелий.

Гелий является инертным газом, не имеющим цвета, вкуса и запаха. Гелий намного легче воздуха. В Космосе Гелия предостаточно и он составляет около 20% космической массы. На Земле Гелия намного меньше. Он содержится в земной коре и образуется в результате распада радиоактивных элементов.

Гелий производят с помощью метода фракционной конденсации из природных газов, которые образуются при распаде пород, которые содержат в своем составе уран.

Гелия является газом, который не горит, не токсичен и не взрывоопасен. Однако если его концентрация превышена, вдыхая такой воздух, может возникнуть состояние недостатка кислорода, вследствие чего может возникнуть удушье. Жидкий Гелий является бесцветной низкокипящей жидкостью, которая способна вызвать обморожение или поразить слизистую оболочку глаз.

Помещения, в которых хранится Гелий, должна хорошо проветриваться, чтобы находящиеся в нем люди не могли получить от него вред. Баллоны с Гелием нельзя чрезмерно нагревать. Вентили самих баллонов нужно открывать постепенно. Как маркируются баллоны с гелием вы можете посмотреть из статьи «Что нужно чтобы варить аргоном»

Также при работе с этим газом нужно использовать защитные средства для всего тела, например перчатки, защитную обувь, очки для защиты глаз. Баллоны с Гелием должны соответствовать государственным стандартам и окрашены в коричневый цвет. На каждом из них должна иметься надпись белыми буквами «Гелий».

Гелий используется при сварке нержавеющих видов стали, а также цветных металлов и химически активных материалов. Он имеет способность обеспечивать повышенное проплавление, благодаря чему его используют для сваривания металла большой толщины. Также он применяется для получения специальной формы сварочного шва. Ввиду того что он имеет не совсем низкую цену и повышенный расход, некоторые сварщики предпочитают работать с аргоном.

Также гелий применяется при лазерной сварке. Он подается в смеси с другими газами, чтобы создавать рабочую среду в газовых лазерах. Смесь газов подается в зону лазерной сварки в качестве плазмоподавляющего газа. При плазменной сварке его обычно используют как добавку в плазмообразующий газ – аргон.

Из этой статьи можно увидеть, что использовать такой инертный газ как Гелий не очень выгодно, однако его все-таки используют многие сварщики для проведения сварочных работ нержавеющих сталей, цветных и других металлов, которые нуждаются в качественной проплавке и скреплению между собой.


Что такое сварка инертным газом?

Инертные газы или благородные газы являются газообразными элементами в гелиевой группе периодической таблицы, которые считаются химически нереакционноспособными. Этими газами, которые не образуют химических соединений, являются гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Сварка инертным газом — это процесс сварки, в котором для защиты сварного шва в процессе сварки используется инертный газ.

Во время процесса сварки между электродом сварочного оборудования и обрабатываемой деталью возникает электрическая дуга. Эта дуга создает тепло, которое плавит края соединяемых металлических деталей, а также любой используемый расходуемый электрод, образуя сварное соединение. Газы, используемые при сварке инертным газом, включают аргон, гелий, диоксид углерода или комбинацию газов, таких как аргон и кислород.

При сварке металла инертным газом (MIG) используется расходный электрод или сплошной электрический проводник, выполненный из присадочной металлической проволоки. Между сварочным электродом и листовым металлом образуется электрическая дуга. Инертный газ окружает сварной шов, защищая его от окисления. Этот метод работает с углеродистыми сталями, низколегированными сталями, нержавеющими сталями и большинством алюминиевых, медных и цинковых сплавов. Сварка МИГ может использоваться для сварки металлов толщиной от двух десятых до одной четверти дюйма (от 0,5 до 6,3 мм).

При сварке вольфрамовым инертным газом (TIG) используется нерасходуемый электрод из вольфрама. В отличие от сварки МИГ, вольфрамовая сварка не требует присадочного материала. Этот метод может использоваться на тех же металлах, что и MIG-сварка, но он лучше справляется со сваркой разнородных металлов. Одним из преимуществ сварки TIG является то, что она может соединять детали толщиной до пяти сотых дюйма (0,125 мм).

Расположение и косметическая важность сварного шва помогут определить, какую форму сварки инертным газом следует использовать для конкретного применения. Сварка МИГ обходится дешевле и не требует высокого уровня знаний оператора. Однако сварной шов сложнее из-за использования расходуемого электрода или присадочного материала. Если сварной шов находится в зоне, которая видна, сварка МИГ, как правило, не рекомендуется, поскольку она вызывает много брызг, которые необходимо отшлифовать или заполнить.

Сварка ВИГ немного дороже, чем сварка МИГ, но это рекомендуемый метод, если важен внешний вид. При сварке не образуются брызги, потому что в нерасходуемом вольфрамовом электроде не используется какой-либо присадочный материал. Этот метод требует более высокого уровня подготовки и опыта операторов. Аргон является наиболее часто используемым газом для сварки TIG.

Сварка инертным газом применяется с 1940-х годов и работает быстрее, чем традиционные методы сварки. Он может производить более чистые, более длинные непрерывные сварные швы, особенно с более тонкими материалами. Одним из недостатков этой формы сварки является то, что оборудование является менее портативным и более дорогим, чем другие газосварщики. Другое ограничение заключается в том, что сварка инертным газом должна проводиться внутри, а не на открытой местности, где ветер может мешать защитному газу.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Как выбрать сварочный газ — виды и требования к сварочным газовым смесям

Среди сварочных материалов особое место занимают газы. Именно от них зависит качество шва и производительность выполняемых работ. Многие металлы при нагревании начинают активно взаимодействовать с воздухом и влагой, содержащейся в нём. Это приводит к снижению прочности полученного соединения. На шве образуются поры и трещины, ухудшается коррозийная стойкость. 

Сварочные газы выполняют защитную функцию. Они обволакивают горячую рабочую область, вытесняя воздух, который содержит вредные примеси и частицы воды. Кроме этого, газовое облако помогает улучшить свойства электрической дуги и способствует более глубокому проплавлению металла. 

Виды сварочных газов


Один из частых вопросов на форумах, посвящённых сварке методами MIG/MAG и TIG звучит так: «Какой газ нужен для сварочного полуавтомата?». Здесь многое зависит от того, с каким металлом планируется работать. Но прежде чем ответить, подробно рассмотрим основные сварочные газы:
  • аргон;
  • гелий;
  • азот;
  • углекислый газ;
  • водород;
  • кислород.

По виду защитные газы для сварки делятся на инертные (гелий, аргон) и активные (кислород, водород, углекислый газ). Первые не вступают в реакцию с обрабатываемым материалом. Их используют для сварки металлов и сплавов, склонных при повышении температуры взаимодействовать с компонентами воздуха. К ним относятся титан, магний, алюминий и пр., а также их сплавы. Вторые же, напротив, взаимодействуют со свариваемым материалом и способны растворяться в нём.

Отдельно можно выделить азот. Его чаще относят к активным, но применяют и в качестве инертного для сварки меди и её сплавов.


Чистые (основные) сварочные газы


Сначала поговорим о газах, которые используются для сварки в чистом виде.

Аргон. Чаще им варят чёрные металлы, нержавеющую сталь (аргонодуговым методом TIG) и цветные металлы (методом MIG). Имеет инертные свойства, хорошо подходит для сваривания тугоплавких металлов. Низкая теплопроводность обеспечивает сосредоточение тепла на внутренней части дуги, улучшая формирование её столба. Шов получается узким и глубоким. Сварочный газ аргон взрывоопасен. Для хранения используют баллоны, окрашенные в серый цвет с зелёной маркировкой.
Гелий. Применяется для сварки химически чистых или активных цветных металлов, сплавов на основе алюминия и магния аргонодуговым методом TIG. Часто используется в качестве добавки к аргону. Позволяет получить широкий шов с хорошим показателем смачивания по краю и большой глубиной проплавления. Хорошо проводит тепло и имеет высокий ионизационный потенциал. Гелий легче воздуха, благодаря этому, его можно использовать для выполнения потолочных швов. Закачивается в коричневые баллоны, маркируется белым цветом.
Углекислый газ. Уникален тем, что его можно использовать в абсолютно чистом виде, без добавления иных инертных газов. Используется как для полуавтомата (MAG на короткой дуге), так и для ручной дуговой сварки порошковыми электродами. Углекислотой варят сталь. Причём за счёт возможности глубокого проплавления можно выполнять соединение толстостенных металлов. Ещё одно преимущество С0₂ заключается в его низкой стоимости. К недостаткам относят нестабильность дуги и сильное разбрызгивание. Для углекислого газа используют баллоны чёрного цвета с жёлтой маркировкой.


Дополнительные сварочные газы


Вспомогательные газы используют в качестве компонентов сварочных газовых смесей. К ним относятся:
  1. Кислород. Смешивается с аргоном и углекислотой в концентрации до 10%. Добавление кислорода способствует стабилизации дуги, ускоренному окислению и повышению температуры горения. Шов получается неглубоким с широким профилем.
  2. Водород. Добавляется в аргон (не более 10%). Улучшает теплопроводность, способствует удалению окисей. Незаменим при сварке высоколегированной (аустенитной) нержавейки. Образует широкий шов.
  3. Азот. В качестве защитной среды применяется для сварки меди. Чаще используют в работе с двухфазными нержавеющими сталями для повышения стойкости шва к коррозии.

Сварочные газовые смеси позволяют получить дополнительные технологические преимущества. Их использование повышает стабильность дуги и улучшает характеристики шва. Вместе с тем усиливается защита сварочной ванны.

Расход сварочных газов


Точно рассчитать сколько понадобится газа при сварке того или иного изделия не получится. Это зависит от множества факторов. Существует несколько методов приблизительного подсчёта.
Чаще всего при работе полуавтоматом применяют такую формулу: N =  х  , где  – расход проволоки на изделие (кг), а  – коэффициент расхода газа на 1 кг проволоки. За  принимают значение от 1,15 до 1,3.
Ещё одна формула подсчёта приблизительного расхода сварочной смеси газов выглядит так:
Р =  х Т , где  – удельное значение расхода газовой смеси, а Т – время работы.
Удельный расход напрямую зависит от выбранной силы тока и диаметра присадочной проволоки. Для примера представим таблицу расхода сварочной смеси из аргона и углекислоты:

Диаметр Проволоки (мм)

Сила Тока (А)

Расход Смеси Ar+CO₂ (л/мин)

0. 8

60-120

8-9

1.0

60-160

8-9

1.2

100-250

9-12

1.4

120-320

12-15

1.6

240-260

14-15

1.6

260-380

15-18

2. 0

240-280

15-18

2.0

280-450

18-20


Применение


Теперь о том, какие газовые смеси подходят для сварки тех или иных металлов. Коротко это можно выразить списком:
  • Ar – сталь, нержавейка, цветные металлы;
  • He – алюминиевые и магниевые сплавы;
  • CO₂ – сталь;
  • Ar+CO₂ − сталь и нержавейка;
  • Ar+O₂ − сталь и нержавейка;
  • Ar+He – нержавеющая сталь и цветные металлы;
  • Ar+O₂+CO₂ − сталь;
  • Ar+H₂ − нержавеющая сталь;
  • Ar+He+CO₂ − сталь и нержавейка.
  • Газы могут иметь как положительное влияние на процесс сварки, так и отрицательное. Всё зависит от правильного применения и пропорций смеси.

Заправка сварочных газов

К выбору поставщика газов необходимо отнестись крайне ответственно. От этого зависит ваша безопасность и качество работы.

Каждый сварочный газ заправляется в баллоны определённого цвета с маркировкой. Перед тем как наполнить ёмкость, необходимо проинспектировать её состояние как изнутри, так и снаружи. После осмотра и проверки на герметичность проводится процесс вакуумирования и дегазации баллона, чтобы избавить его от накопившихся внутри посторонних веществ и конденсата.

Оборудование для газовой сварки


Работа с газом требует ответственного отношения к подбору сварочного оборудования. Здесь имеет значение каждая мелочь. В каталоге, представленном на сайте компании-производителя «КЕДР», вы найдёте всё необходимое для газовой сварки. Продукция сертифицирована и проходит многоэтапный контроль качества.



Сварка с помощью инертных газов — самая передовая технология

Сварка — важнейший процесс в любом производстве, практически во всех сферах. Это самый экономичный и эффективный способ соединения нескольких деталей в единое целое. Существует уже с десяток видов сварки, а сама технология и применяемое оборудование постоянно совершенствуются.

Сварка в среде инертных газов — самая передовая технология. Применяется она тогда, когда обычными видами невозможно соединить такие металлы, как алюминий, медь, титан и прочие. Инертные газы защищают зону сварки от проникновения кислорода из воздуха, следовательно, защищают металлы от окисления. Компания Промтехгаз предлагает различные сварочные смеси в баллонах по 5, 10 и 40 литров, заправленных с помощью компрессоров. Смеси состоят из разных компонентов:

• аргон и двуокись углерода, применяемые при сварке низколегированной и углеродистой стали;

• аргон, углекислота и кислород — универсальный состав для стали любой толщины;

• углекислота, гелий и аргон.

Все смеси в баллонах имеют паспорта и сертификаты, гарантирована их безопасная эксплуатация.

Сварка аргоном, как передовая технология, имеет преимущества в сравнении с другими видами:

• Применяется низкая температура нагрева, при которой сохраняются размеры и форма изделий.

• Аргон тяжелее воздуха, поэтому максимально защищает зону сварки.

• Работы проводятся в два раза быстрее, чем при обычной сварке.

• Обеспечиваются более безопасные условия труда, так как в процессе образуется меньше дыма, аэрозолей, брызг.

Но есть и специфические сложности. Так, при ветре и сквозняках снижается качество сварки, так как инертный газ выдувается из рабочей зоны. Для проведения этих работ требуется специальное оборудование, а также сложная настройка режимов сварки.

Существуют некоторые специфические правила, которые облегчают проведение аргонодуговой сварки и обеспечивают качество:

• Узкий и глубокий шов получается только при продольном движении электрода и горелки. Поперечные движения ухудшают качество швов, поэтому от сварщика требуются профессиональные навыки и аккуратность в работе.

• При длинной сварочной дуге шов получится широкий и неглубокий.

• Расходные материалы должны находиться точно в зоне, покрытой аргоном. Иначе возможен доступ кислорода и окисление металлов.

Передовые технологии сварочных работ обеспечивают прочность, скорость и лучшее качество соединения металлических деталей.

РАЗНИЦА МЕЖДУ СВАРКОЙ МЕТАЛЛА В ИНЕРТНОМ И АКТИВНОМ ГАЗЕ

РАЗНИЦА МЕЖДУ МЕТАЛЛОМ ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ И  МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВАРКА В АКТИВНОМ ГАЗЕ

Сварка является одним из процессов соединения, который может эффективно и экономично собрать две или более металлических или неметаллических частей постоянно. С экстенсивным развитием на протяжении многих лет, большой число таких процессов развилось, чтобы удовлетворить потребность в присоединении к большому разнообразие материалов бесчисленными способами.Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) является одним из такой процесс, при котором металлические материалы постоянно соединяются путем плавления поверхностей  компонентов с помощью электрической дуги, установленной между электродом и рабочий кусок.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ИНЕРТНЫЙ ГАЗ (MIG): В этом сварочном процессе используется подходящий инертный газ для защиты во время сварки. Такой газ в основном представляет собой аргон или гелий, или смесь этих двух в разных пропорциях. Так как эти газы химически инертны, то они остаются стабильными даже при сильном нагреве дуги.Поэтому они не вносят вклад в изменение любых характеристик сварного шва, кроме защиты сварного шва и электрическая дуга от любого внешнего воздействия.

ГАЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ АКТИВНЫЙ (MAG): При этой сварке в качестве защитного газа используется смесь активных газов. За например, подходящая смесь двуокиси углерода (CO2) и кислорода (O2) вместе с другие сравнительно стабильные газы, такие как аргон, гелий, азот и т. д. Кроме выполняя основные требования к защитному газу, такие активные газы могут разрушаться из-за нагрева дуги и последующего наведения различных химических элементов на сварной шов шарик, который может улучшить совместные свойства. Это также способствует стабилизации дуги, снижение уровня разбрызгивания и т. д.

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ МИГ Сварка и MAG Сварка

MAG Сварка
MIG Сварка — это химически инертный газ, такой как азот, аргон, гелий или смесь таких газов, используются в качестве экранирования газ в Metal Inert
Газовая сварка (MIG).
Смесь химически активного газа (например, кислорода или двуокиси углерода) и инертного газа (например, азота, аргона или гелия) используется в качестве защитного газа при сварке с активным металлическим газом (MAG).
Благодаря чистому инертному газу защитный газ остается нетронутым во время сварки (т.е.
не происходит распада).
Из-за наличия активного газа часть защитного газа химически распадается при сварке из-за сильного нагрева электрической дуги.
Баллон с инертным газом дороже, поэтому сварка MIG также дороже. Защитный газ сравнительно дешевле, поэтому сварка MAG экономична.
Этот процесс подходит для сварки цветных металлов, таких как алюминий. Подходит для сварки черных металлов, особенно нержавеющей стали.
Не может изменить химический состав наплавленного валика или его свойства. Способен изменять химический состав и, следовательно, свойства сварного шва. Иногда это нежелательно, но иногда это можно сделать намеренно, чтобы получить требуемые свойства наплавленного валика.


ПРЕИМУЩЕСТВА МИГ/МАГ СВАРКА:


Высокая скорость наплавки

Без образования шлака

Простое зажигание дуги

Хорошо подходит для механизированной и автоматической сварки

Высокая скорость сварки может быть достигнута при сохранении высокое качество сварного шва

Хорошо подходит для сварки вне положения и сварки в трудные положения

Низкая стоимость присадочного металла

НЕДОСТАТКИ СВАРКА МИГ/МАГ:

Сварка на открытом воздухе или в сквозняках возможна только в определенные обстоятельства

Чувствителен к ржавчине и влажности

Чувствителен к пористости и неплавлению

Высокий риск разбрызгивания

Частично более низкое качество сварного шва, чем при сварке TIG

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЩИТНОГО ГАЗА: , При сварке металлов в среде инертного газа (MIG) используется только инертный газ, такой как аргон или гелий. Такие газы остаются стабильными даже при экстремальных температурах дуги. Металл активный газ (MAG) сварка использует смесь инертного газа и активных газов в качестве защиты газ. Такой активный газ в основном включает кислород и двуокись углерода. Смешивание соотношение между инертными и активными газами может значительно варьироваться в зависимости от многих такие параметры, как основной металл и его толщина, присадочный металл, корневой зазор, сварка полярность, предполагаемые свойства наплавленного валика и т. д. Иногда условия окружающей среды условие также регулирует эту пропорцию.

Способность изменять свойства наплавленного валика: Инертный защитные газы остаются стабильными во время сварки и, таким образом, не вызывают никаких химические элементы на сварном шве. Однако активные газы могут разрушаться при экстремальная температура дуги и может впоследствии индуцировать соответствующие химические элементы на сварной шов. Это приводит к изменению химических и механических свойств соединение. Например, при соединении низкоуглеродистой стали (например, низкоуглеродистой стали) с использованием в защитном газе, богатом двуокисью углерода, могут появиться углеродные включения, и это может повысить твердость поверхности сустава.Следовательно, сварка MIG не может изменить сварной шов. свойства бисера; в то время как MAG может сделать то же самое.

Стоимость защитного газа и область применения: В GMAW, используется расход защитного газа порядка 10 – 20 л/мин. Цилиндры, наполненный промышленно чистым защитным газом, сравнительно дороже и, следовательно, Сварка MIG является более дорогостоящим процессом. В основном используется для сварки цветные материалы, такие как алюминий. Активный газ на основе кислорода не рекомендуется когда исходные материалы являются цветными из-за высокой вероятности окисления.В в этом смысле MAG экономичен и предпочтителен для сварки черных металлов, особенно из нержавеющей стали.

Вам нужна мощная и компактная сварочная система? который обеспечивает гибкий и надежный контроль над всеми процессами сварки MIG/MAG? Тогда не ищите дальше, мы в GZ Industrial Supplies Limited поддержим вас.

21 ноября 2019 г. англ. Энтони Убонг

Сварочные газы | Защитная сварка MIG |Josef Gas

Сварочные газы, такие как аргон, гелий, углекислый газ и кислород, используются при сварке в среде инертного газа (MIG) для предотвращения окисления сварочного материала, что приводит к разрушению сварного шва.Если вы помните уроки химии, вы могли заметить, что углекислый газ и кислород на самом деле не являются инертными газами. Вначале в качестве сварочных газов для сварки MIG использовались только аргон и гелий, но позже было обнаружено, что в некоторых случаях для сварки MIG можно использовать как углекислый газ, так и кислород, поэтому эта форма сварки теперь официально называется дуговой сваркой металлическим газом (GMAW, для краткости), хотя многие сварщики до сих пор называют его MIG.

Подходящий газ для применения

Сварка МИГ

— одна из самых простых форм сварки, поскольку горелка включает в себя механизм подачи присадочной проволоки, который стягивает проволоку с катушки и пропускает ее через нагретый наконечник горелки, который, конечно же, плавится. в сварочную ванну.Именно эту лужу необходимо защитить от окружающей атмосферы защитным газом, чтобы она не окислялась при охлаждении. Защитный газ поступает из горелки, чтобы предотвратить образование дефектов в охлаждающей сварочной ванне.

  • Углекислый газ – Углекислый газ, хотя и является химически активным газом, может использоваться в чистом виде в качестве защитного газа, и он относительно недорог. Он полезен только для сварки GMAW с коротким замыканием в чистом виде, и он имеет тенденцию к большему разбрызгиванию и образованию менее стабильной дуги, чем при смешивании с инертным газом, таким как аргон.Чистый CO2 обеспечивает глубокое проплавление сварного шва, поэтому он подходит для сварки более толстых материалов.
  • Аргон – Чистый аргон – хороший выбор для сварки цветных металлов, таких как алюминий, магний или титан. Поскольку аргон обеспечивает более узкий профиль проплавления, он хорошо подходит для угловых и стыковых сварных швов.
  • Гелий – Гелий также используется для сварки алюминия, магния, титана и нержавеющей стали. Гелий почти всегда используется в смеси с другими газами.Гелий создает более горячую дугу, чем аргон или CO2, и обеспечивает широкий и глубокий профиль проплавления, который варьируется в зависимости от смеси, поэтому он полезен при сварке толстых материалов. Более горячая дуга обеспечивает более быстрое перемещение и большую производительность, но для гелия требуется более высокая скорость потока, чем для аргона, и он дороже.
  • Кислород – Это противоречит логике, что кислород используется в смеси защитного газа для предотвращения окисления, но у него есть свое применение. Как правило, кислород используется в концентрации 9% или менее, поскольку он улучшает текучесть сварочной ванны, проплавление и стабильность дуги при сварке низкоуглеродистых, низколегированных или нержавеющих сталей.На самом деле он вызывает некоторое окисление, поэтому его не используют с алюминием, магнием, медью или другими экзотическими металлами.

Нужна экспертная оценка?

В Josef Gas вы получаете не просто продавца; вы получаете представителя, который на самом деле является опытным сварщиком. Если вам нужен совет по поводу того, какой газ или смесь использовать для вашего применения, позвоните нам по телефону 416-658-1212. Мы будем рады помочь вам выбрать правильные сварочные газы и расходные материалы.

Характеристика сварочного дыма с вольфрамовым инертным газом (TIG), образующегося у начинающих сварщиков

Abstract

Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) представляет собой один из наиболее широко используемых процессов соединения металлов в промышленности.Его склонность генерировать большую часть частиц сварочного дыма на наноуровне представляет потенциальную опасность для здоровья рабочих. Однако в современной литературе отсутствует исчерпывающая характеристика частиц сварочного дыма TIG. Еще меньше известно о сварочном дыме, выделяемом начинающими сварщиками с небольшим опытом сварки. Мы охарактеризовали сварочный дым TIG, выделяемый начинающими сварщиками ( N = 20) в вентилируемой кабине. Оценка воздействия проводилась для каждого начинающего сварщика в зоне дыхания (ЗД) внутри сварочного шлема и в ближней зоне (БЗ) на расстоянии 60 см от сварочного задания.Мы охарактеризовали твердые частицы (PM 4 ), количество частиц, концентрацию и размер частиц, морфологию частиц, химический состав, потенциал образования активных форм кислорода (АФК) и газообразные компоненты. Средняя концентрация частиц в BZ составляла 1,69E+06 частиц см -3 при среднем геометрическом диаметре 45 нм. В среднем по всем испытуемым 92% частиц в BZ были ниже 100 нм. Мы наблюдали повышенные концентрации вольфрама, что, скорее всего, было связано с расходом электрода.Средний потенциал образования АФК сварочного дыма TIG на БЗ превысил средние концентрации, ранее обнаруженные в воздухе, загрязненном транспортным средством. Кроме того, производственный потенциал ROS был значительно выше у учеников, которые сжигали свой металл во время сварочных работ. Мы рекомендуем, чтобы будущие оценки воздействия учитывали характеристики сварки как потенциальный модификатор воздействия для начинающих сварщиков или сварщиков с минимальной подготовкой.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: дуговая сварка металлическим газом (GTAW), наночастицы, профессиональное воздействие, PM4, вольфрамовый инертный газ (TIG), сварочные дымы, воздух на рабочем месте процессы, в дополнение к многочисленным другим рабочим, выполняющим сварочные работы в рамках своей профессии (Cena et al., 2014). Рабочие, участвующие в сварочных работах, подвергаются воздействию сложной и гетерогенной смеси сварочных дымов, состоящей из металлов, оксидов металлов, газов и паров (Lehnert et al. , 2012). Наночастицы оксидов металлов (НЧ) в сварочном дыму привлекли повышенное внимание из-за их способности вызывать реакции окислительного стресса и способствовать неблагоприятным респираторным и сердечно-сосудистым последствиям (Antonini et al. , 2005). Большая площадь поверхности НЧ сварочного дыма в сочетании с высокой концентрацией металлов и органических соединений способствует образованию активных форм кислорода (АФК) (Wilson et al., 2002). В альвеолах АФК могут быстро реагировать с окружающей тканью, повреждать клеточные компоненты и запускать каскад местных и системных ответов (Riediker, 2007). Такая реакция на окислительный стресс является важным фактором острых и хронических сосудистых и легочных заболеваний (Newby et al. , 2014).

По сравнению с различными сварочными процессами, вольфрамовый инертный газ (TIG), также известный как газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), как сообщается, генерирует большинство частиц в наномасштабе (торговая марка et al., 2013). Таким образом, НЧ сварочного дыма TIG представляют особый интерес для профессиональных исследований из-за их потенциальных токсикологических свойств, связанных с их небольшим размером. При сварке TIG используется неплавящийся вольфрамовый электрод для получения сварного шва и применяется инертный газ (аргон или гелий) для защиты плавящегося металла от взаимодействия с атмосферой. Сварочный источник постоянного тока вырабатывает энергию, которая передается через дугу через плазму, состоящую из сильно ионизированного газа и паров металла.Этот процесс дает оператору больший контроль над сваркой, чем конкурирующие процессы, позволяя получать исключительно чистые, прочные и высококачественные сварные швы (Kou, 2003). Таким образом, сварка TIG стала одним из самых популярных методов сварки в различных отраслях промышленности (Fattahi et al. , 2013). Несмотря на увеличение использования сварки TIG и ее склонность к образованию NP, имеются ограниченные данные для определения характеристик сварочного дыма TIG.

Хотя Международное агентство по изучению рака (IARC) относит сварочные дымы к группе 2B (возможно, канцерогенные для человека), оно также отмечает, что до сих пор существует необъяснимая причина повышенного риска рака легких, что требует более целенаправленных исследований. по тщательной характеристике конкретных компонентов сварочного дыма (IARC, 1990; Husgafvel-Pursiainen and Siemiatycki, 2009). Однако в эпидемиологических исследованиях сварки часто отсутствует комплексная оценка воздействия, что ослабляет потенциальную причинно-следственную связь между воздействием различных компонентов сварочного дыма и неблагоприятными последствиями для здоровья (Lewinski et al. , 2013). Исследования, проводимые в промышленных условиях, часто не позволяют контролировать многочисленные параметры сварки, что затрудняет устранение неоднозначности между образованием гетерогенного аэрозоля. С другой стороны, контролируемые лабораторные исследования часто включают сварщиков-роботов и признают, что характеристики сварочного дыма могут существенно отличаться от производственных условий, в которых дымы образуются сварщиками-людьми (Cena et al., 2014). Цель этого исследования состояла в том, чтобы охарактеризовать дым, выделяемый добровольцами при сварке TIG, и в то же время убедиться, что сварка проводилась в условиях, свободных от загрязнения на рабочем месте или сопутствующих воздействий. Мы предположили, что сварочный дым TIG будет содержать частицы металла и оксида металла в наномасштабе, и что сварочный дым TIG будет влиять на производственный потенциал АФК. Чтобы ответить на эти вопросы, мы охарактеризовали сварочные дымы TIG, выделяемые 20 начинающими сварщиками в зоне дыхания (BZ; внутри сварочного шлема) и в ближней зоне (NF), расположенной на расстоянии ~ 60 см и на той же высоте от места сварки. задача.Отдельные оценки воздействия проводились для каждого ученика и включали концентрацию частиц, размер частиц, морфологию частиц, гравиметрическую массу, элементный состав и потенциал образования АФК.

МЕТОДЫ

Процесс сварки

Начинающие сварщики из Западной Швейцарии, которые соответствовали критериям включения (мужчины, некурящие, в возрасте от 16 до 25 лет, без респираторных или сердечно-сосудистых заболеваний), были набраны для исследования. Исследование было одобрено Комитетом по этике кантона Во, Швейцария, и проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией. Добровольцев попросили выполнить 1-часовую сварку TIG с алюминиевыми электродами OK tigrods (ESAB, 4043, диаметр 2,4 мм) на алюминиевых кубах размером 12 см × 12 см × 12 см (Euralliage, 5005). Это задание на сварку представляет собой стандартное упражнение, выполняемое в школах сварщиков по всей Западной Швейцарии. Алюминиевые тигроды состояли из более чем 92% Al; 4,5–5,5 % Si; 0,6% Fe; 0,05% марганца; 0,05% магния; 0,1% меди; 0,15% титана; 0,1% Zn (ESAB, Франция), а металлический кубический алюминий состоял из >97% Al; 0,7% Fe; 0,5–1,1 % Mg; 0.3% кремния; 0,25% цинка; 0,2% марганца; 0,2% меди; 0,1% Cr (Euralliage, Франция). Сварку методом TIG выполняли с использованием аппарата ESAB CaddyTig 2200i AC/DC (Stucki Soudure SA, Швейцария), снабженного электродом с содержанием 98 % W, 2 % Ce и защитным газом, состоящим из 100 % аргона. Добровольцы были одеты в невентилируемый сварочный шлем с автоматически затемняющимся стеклом. Сварочные работы выполнялись в 10-метровой кабине для экспонирования 3 с управляемой импульсной системой вентиляции, скоростью обмена 9,3 ч –1 и высокоэффективным фильтром для поглощения твердых частиц (HEPA) для входящего и выходящего воздуха (Guillemin, 1975).

Экспериментальная установка, отбор проб и характеристика образцов

Сварочный дым TIG был охарактеризован в двух разных местах: одно внутри сварочного шлема в BZ добровольца и одно на станции NF на расстоянии ~ 60 см и на той же высоте сварочного задания. На БЗ добровольцы были снабжены персональными мониторами для отбора проб, которые крепились к внутренней части кастомизированного сварочного шлема ().

Индивидуальный сварочный шлем с (A) пробоотборником частиц MiniParticle, (B) параллельным импактором частиц и (C) входным импактором DiscMini, вид изнутри; и волонтер в специальном сварочном шлеме во время сварочных работ.

Индивидуальный сварочный шлем содержал пробоотборник MiniParticle Sampler (INERIS, Франция) с медной сеткой для просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), прикрепленный к персональному насосу Escort Elf, работающему на 0,3 л мин −1 ; параллельный импактор частиц PM 4 (PPI, SKC Inc., США), содержащий 37-мм фильтр из политетрафторэтилена (PTFE) (Pall Life Sciences, США), прикрепленный к персональному насосу Leland Legacy (SKC Inc. , США) с расход 8 л мин -1 ; и входной ударник (0.8 мкм) счетчика частиц DiscMini (Matter Aerosol, Швейцария). Интервал регистрации DiscMini составлял 1 с.

Воздушный поток всех насосов контролировался до и после отбора проб и работал в течение 60 минут (т.е. продолжительность периода сварки). Для N = 5 экспериментов по сварке TIG мы также собирали сетки ПЭМ в параллельных пробоотборниках MiniParticle, но при более низком расходе воздуха (0,05 л мин -1 ) в течение гораздо более короткого времени сбора (30 с). Экспонированные сетки ПЭМ визуализировали с помощью просвечивающего электронного микроскопа Phillips CM-20, работающего при 80 кэВ (Phillips, Голландия).

Массовая концентрация собранных ТЧ определялась гравиметрическим анализом. После хранения в стандартной атмосфере не менее 24 ч фильтры из ПТФЭ взвешивали до и после экспонирования с помощью ультрамикровесов XP2U (Mettler-Toledo, Швейцария). Снятие статических зарядов осуществлялось с помощью источника ионизации 210Po. Была измерена масса после воздействия, и масса собранных ТЧ была рассчитана путем взятия разницы между значениями массы до и после воздействия и корректировки с помощью пустых фильтров для корректировки изменений, связанных с температурой.После гравиметрического масс-анализа фильтры хранили в специальных чашках ПетриСлайд (Merck Millipore, Германия). Каждый фильтр был проанализирован с помощью рентгеновской флуоресцентной (XRF) спектроскопии в соответствии с компендиумным методом EPA IO-3.3 (Cooper Environmental Services, США). В общей сложности 48 негазообразных элементов были проанализированы методом РФА. Элементный состав сваренных кубов оценивали методом энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) с использованием сканирующего электронного микроскопа FEI Quanta 250 (FEI, США) и системы рентгеновского микроанализа Bruker Nano (Bruker Nano Analytics, Германия), работающей при 20 кэВ.

Станция характеризации NF включала второй PM 4 PPI и 10-литровую бутыль с буфером, к которой подключался сканирующий анализатор подвижности частиц (SMPS: Grimm Ainring, Германия, модели 55-40-25 DMA и 5. 403 CPC) и второй DiscMini. счетчик частиц был подключен. SMPS измеряет частицы в диапазоне размеров от 10 до 1110 нм в 31 канале различного размера и в концентрациях до 10 7 частиц см -3 и широко используется в качестве стандарта для измерения распределения частиц по размерам в воздухе благодаря своей способность проводить дифференциальный анализ подвижности различных частиц (Wang and Flagan, 1990; Coquelin et al., 2013; дополнительная информация о методах определения размеров SMPS включена в дополнительный материал, примечание S1). SMPS был настроен на режим быстрого сканирования с циклами измерения 3,5 мин. У DiscMini были те же характеристики, что и у BZ. Чтобы подтвердить отсутствие более крупных частиц и в целях контроля качества, мы также измерили распределение частиц по размерам с помощью оптического счетчика частиц (OPC, Grimm, Ainring, Германия, модель 1.109), который измеряет диаметр частиц в диапазоне размеров 0,25–32 мкм. в 31 канале размера, на N = 5 случайных дней сварки. Бутыль с буфером, используемая на станции NF, служила для уменьшения колебаний кратковременного воздействия, что необходимо для характеристики размера SMPS и OPC.

Фильтры из ПТФЭ были обработаны, как описано в БЖ. Станция характеризации NF также включала газоанализатор O 3 с LOQ 0,001 p.p.m. (Aeroqual, Новая Зеландия), газоанализатор № 2 с LOQ 0,1 p.m. (Dragerwerk, Германия), газоанализатор CO 2 (Dragerwerk, Германия), газоанализатор CO с LOQ 0.1 час дня (Dragerwerk, Германия) и газоанализатор NO с LOQ 0,1 p.m. (Драгерверк, Германия). Не ожидалось, что концентрация этих газов будет повышена из-за низкой силы тока при сварке TIG (DGUV, 2009), но, тем не менее, они были измерены в 30% дней исследования для подтверждения.

Активные формы кислорода (АФК)

Примененный метод обнаружения бесклеточных АФК был адаптирован из ранее опубликованного протокола (Zhao and Riediker, 2014) с использованием флуоресцентного красителя 2’7-дихлордигидрофлуоресцеина (DCFH). Вкратце, 37-мм ПТФЭ-фильтры со сварочными образцами были тщательно свернуты и помещены в индивидуальные полипропиленовые конические трубки, заполненные рабочим раствором DCFH-пероксидазы хрена (HRP). Пробирки защищали от света и обрабатывали ультразвуком в течение 15 мин при постоянной температуре 37°С. Пустой контроль ультразвуковой обработки был получен путем обработки ультразвуком чистого раствора DCFH-HRP. 96-луночный многопланшетный ридер (Infinite M200, TECAN; возбуждение/испускание DCF при 485/530 нм), поддерживаемый при постоянной температуре 37°C, настраивали на режим динамического считывания флуоресценции, выполняя одно считывание в минуту в течение 60 минут.Эквивалентность H 2 O 2 была преобразована из калибровочных кривых. Окончательные значения были рассчитаны путем вычитания пустого ультразвука из исходных данных образца.

Обработка данных и статистический анализ

Данные всех измерений в режиме реального времени были обработаны с помощью стандартного программного обеспечения, поставляемого с соответствующим устройством, и импортированы в STATA 13, который использовался для статистического анализа (StataCorp LP, College Station, TX, USA) . Программное обеспечение производителя SMPS (Aerosol Instrument Manager®, версия 1.34, аэрозольная техника ГРИММ) использовали для получения общей числовой концентрации и среднего геометрического диаметра (СГД) аэрозоля за периоды сварки. Статистический анализ проводился для всего распределения частиц по размерам и не ограничивался конкретным диапазоном размеров. Измерения периодов сварки с помощью DiscMini усреднялись для получения общей числовой концентрации и GMD. Исследовательский анализ был проведен по сообщаемым переменным в целом и для каждого добровольца. Число частиц и значения потенциала образования АФК были преобразованы в логарифмическом масштабе для проведения линейного регрессионного анализа.Различия в числовой концентрации частиц (ЧЧЧ) и GMD между приборами для подсчета частиц оценивали с помощью рангового критерия Крускала-Уоллиса. Прямые сравнения дополнительных данных о характеристиках частиц оценивались с помощью согласованных или несогласованных непараметрических тестов. Мы использовали значение P <0,05 для определения статистической значимости. Были применены поправки Холма для множественных сравнений.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Всего было набрано 23 добровольца из местных школ учеников сварщиков, трое из которых были исключены по медицинским показаниям.В результате 20 добровольцев участвовали в 1-часовой сварке TIG, все из которых были здоровыми, некурящими мужчинами-стажерами-сварщиками в возрасте от 16 до 25 лет из Западной Швейцарии.

Распределение частиц по размерам

Данные о распределении частиц по размерам в режиме реального времени анализировались отдельно для каждого добровольца, чтобы обеспечить согласованность измерений, а также в совокупности для представления сводной статистики по каждому прибору. Сводные статистические данные для средних геометрических и геометрических стандартных отклонений (GSD), диапазона и коэффициента вариации (CV) представлены для PNC и диаметра частиц для каждого прибора в формате .

Таблица 1.

Сводка среднего геометрического (GM) и геометрического стандартного отклонения (GSD), диапазона и коэффициента вариации (CV) числовой концентрации частиц (PNC) и среднего геометрического диаметра (GMD) SMPS и DiscMini при ближнего поля (NF) и зоны дыхания (BZ). Данные с DiscMini на станциях BZ и NF были доступны для всех 20 добровольцев, а данные SMPS были доступны для 19 добровольцев из-за неисправности прибора у одного добровольца.

7 GSD 1.86 1 1.421 3.85E + 061 60%1 142%1 1.61 91 1121 1081 89%
SMPS (NF) DiscMini 1 (NF) DiscMini 2 (BZ)
Количество действительных наблюдений 19 20 20
PNC (частицы см −3 )
 GM PNC 7. 74e + 05 1.10e + 06 1.69E + 06
PNC Min 2.70e + 05 5.23E + 05 8.69 E + 05
PNC Max 1.28E + 06
CV
CV 86%
Размер (нм)
 GMD 69 51 45
 GSD 1. 89 1.48 1.48
GMD Min 32
GMD Max
CV 48% 61%

GMD, измеренные между всеми тремя счетчиками частиц, статистически не отличались друг от друга. Распределение частиц по размерам в BZ у всех добровольцев показало, что у большинства (92%) частиц GMD была ниже 100 нм, а у 50% частиц GMD была ниже 41 нм.Мы сравнили результаты двух DiscMini в разных местах и ​​обнаружили, что PNC и GMD от DiscMini 1 (NF) и DiscMini 2 (BZ) имеют положительную корреляцию r = 0,80 и r = 0,84 соответственно.

Распределение частиц по размерам, измеренное с помощью SMPS, предполагает, что большинство частиц были ниже 100 нм, и очень мало частиц в диапазоне 1000 нм (дополнительный рисунок S1 и таблица S1). Эти результаты были подтверждены данными OPC, которые показали очень мало частиц выше 1000 нм (дополнительный рис.С2).

Морфология

Анализ ПЭМ-изображений с сеток, полученных в течение 60 мин при 0,3 л мин −1 , показывает первичные частицы сварочного дыма в наномасштабе, которые были сферическими и часто образовывали цепообразные агломераты с фрактальной геометрией (). Изображения ПЭМ, проанализированные с сеток, собранных в течение 30 с при 0,05 л мин -1 , показывают более мелкие агломераты в диапазонах размеров, которые соответствуют данным подсчета частиц SMPS и OPC (дополнительные рисунки S3a и S3b).

ПЭМ-изображения собранных ПЭМ-сварочных НП в течение 60-минутного времени сбора при 0.3 л мин −1 .

Масса гравиметрическая

Анализ фильтров из ПТФЭ из БЖ основан на 20 фильтрах; по одному от каждого волонтера. Анализ ПТФЭ-фильтров из NF был доступен для 18 добровольцев. Медиана гравиметрической массы в BZ составила 0,716 мг·м·–3· (25–75-й процентили: [0,351–1,271]) и 0,672 мг·м·–3· в NF (25–75-й процентили: [0,403–1,77]). . Не было статистически значимой разницы между измеренными значениями массы в BZ и в NF (дополнительный рис.С4).

Химический состав сварочного дыма TIG

Наиболее распространенными элементами (массовая концентрация >1 %), присутствующими во всех оцениваемых фильтрах, были в порядке убывания: Al (43 % масс.), W (35,1 % масс. ), Si (12,4% по массе), Na (2,8% по массе), Mg (2,3% по массе), Ce (1,3% по массе) и Fe (1,2% по массе). Медианные концентрации в ЗБ составляли 0,231 мг·м –3 Al, 0,130 мг·м –3 W, ​​0,067 мг·м –3 Si, 0,017 мг·м –3 Na, 0,014 мг·м 2–3 M , 0,007 мг м -3 Ce и 0.005 мг·м −3 Fe (). Статистически значимой разницы между средними концентрациями элементов в двух точках отбора проб не было.

Блочная диаграмма элементного состава частиц в NF и BZ, показывающая межквартильный размах (IQR) как длину прямоугольника, медиану (линия, разделяющая прямоугольник), усы, охватывающие все точки данных в пределах 1,5 IQR от ближайшего квартиль и выбросы (закрашенные кружки). Результаты представлены в мг на единицу воздуха. Статистически значимой разницы в концентрациях элементов между двумя точками отбора проб обнаружено не было.

Средние концентрации O 3 , CO 2 и NO 2 превышали предел обнаружения; однако NO и CO не были обнаружены. Средняя концентрация O 3, CO 2 и NO 2 составила 0,009±0,008 м.д., 650±48 м.д. и 0,3±0,2 p.m. соответственно. См. дополнительную таблицу S2 для полной сводки концентрации газа.

Анализ АФК

Средний потенциал продукции АФК в БЗ составил 16,89±15,39 нмоль м -3 и 13.68±17,28 нмоль м -3 при НФ. Статистически значимой разницы между концентрациями потенциальной продукции АФК, собранными в двух местах отбора проб, не было (см. Дополнительную таблицу S3 для полных результатов потенциальной продукции АФК). Мы обнаружили, что потенциал производства АФК коррелировал с несколькими металлами; однако после применения поправки Холма для множественных сравнений все эти корреляции перестали быть значимыми. Полные результаты нескорректированных и скорректированных значений P включены в дополнительную таблицу S4.

Выполнение задания на сварку и анализ окисления куба

При оценке формирования сварочной линии и следов окисления на алюминиевом кубе наблюдались четкие межличностные различия в характеристиках сварки ВИГ в отношении качества сварного шва (). Свидетельства этих следов ожогов позволили разделить участников на две отдельные группы: одну без каких-либо явных ожогов на кубе ( N = 12) и одну со значительными ожогами ( N = 8). Образец из двух показанных кубов был оценен с помощью анализа EDS, чтобы лучше понять потенциальные различия в элементном составе.Самым распространенным элементом куба без следов ожогов был Al, а самыми распространенными элементами куба с признаками ожогов были Al, O, W и Ce.

Сравнение двух выполненных заданий по сварке ВИГ, выполненных двумя разными добровольцами, демонстрирующее различия в характеристиках сварки ВИГ в зависимости от качества сварного шва. Квадрат в нижнем левом углу каждого куба указывает область, где был проведен анализ состава поверхности методом ЭДС. Концентрации элементов выражены в процентах от общей массы.

Потенциалы продукции АФК также сравнивали между добровольцами с ожогами (т.е. окислением) на кубе и без них. Мы обнаружили, что средний потенциал продукции АФК у добровольцев с видимыми следами ожогов на их кубе был значительно выше, чем средний потенциал продукции АФК у добровольцев без следов ожогов на их кубике (). Мы не обнаружили корреляции между потенциалом продукции АФК и концентрацией металлов в этих двух группах добровольцев. Не было существенной разницы между двумя группами добровольцев в отношении размера частиц, числовой концентрации частиц и гравиметрической массы.Также не было существенной разницы между двумя группами по концентрации металлов, за исключением алюминия, который был значительно выше в группе со следами ожогов на кубе.

Блочная диаграмма, показывающая IQR (прямоугольник), медиану (линия, разделяющая прямоугольник), усы, охватывающие все точки данных в пределах 1,5 IQR ближайшего квартиля, и выбросы (закрашенные кружки) значений потенциала продукции активных форм кислорода (АФК) (показаны как H 2 O 2 эквивалентов на фильтр в нмоль) в зоне дыхания (ЗД) двух групп добровольцев: выполнивших задание без следов ожогов (металл не окислен) и выполнивших задание с следы ожогов (окисление металла).

ОБСУЖДЕНИЕ

Распределение частиц по размерам и морфология

Характеристика сварочного дыма TIG в течение 1-часового периода сварки свидетельствует о том, что начинающие сварщики подвергаются воздействию высоких концентраций аэрозольных частиц с GMD почти исключительно ниже 100 нм в BZ при отработке своих навыков. торговля. Мы наблюдали сильно повышенные PNC, несмотря на хорошо проветриваемую рабочую среду, свободную от других источников частиц. Несколько исследований, в которых охарактеризован размер частиц алюминиевого сварочного дыма TIG, сообщают о среднем диаметре в субмикронном диапазоне (Dasch and D’Arcy, 2008; Berlinger et al. , 2011; Марка и др. , 2013; Польманн и др. , 2013; Дебиа и др. , 2014). Берлингер и др. В стандарте (2011 г.) измерялся дым, выделяемый при сварке TIG алюминия с использованием импульсного источника питания, и сообщается о размерах подвижности в диапазоне от 15 до 160 нм, при этом размер большинства частиц составляет менее 100 нм. Польманн и др. (2013 г.) с использованием счетчика частиц конденсата для измерения сварочного дыма алюминия в среде защитного газа в среде защитного газа (TIG) сообщается о медиане числа распределения подвижности по размерам, равной 63 нм, что близко соответствует нашему GMD 69 нм, измеренному с помощью SMPS.Наши результаты также согласуются с данными о распределении частиц по размерам Lehnert et al. , 2012 и Бренд и др. , 2013 г., который включал измерение дыма, выделяемого при сварке TIG алюминия из других процессов. В частности, бренд и др. (2013), охарактеризовавший частицы дыма от сварки TIG с помощью измерителя частиц с быстрой подвижностью (FMPS), в котором используется тот же метод измерения электрической подвижности, что и в SMPS, используемом в нашем исследовании. Исследование показало, что частицы сварочного дыма TIG, измеренные на расстоянии 60 см от источника сварки, почти всегда имеют размер менее 100 нм (99%), по крайней мере, 90% размером менее 50 нм.Однако режим распределения по размерам 214 нм, измеренный в школе для начинающих сварщиков, и 0,88 мкм, измеренный в промышленных условиях, отличался от наших измерений размера частиц (Dasch and D’Arcy, 2008; Debia et al. , 2014). В ходе экспериментальных измерений в сварочных школах наших добровольцев мы наблюдали, что влияние других сварочных процессов при характеристике дыма при сварке TIG алюминия приводит к большей изменчивости размера частиц и большему размеру частиц, чем в контролируемых условиях.Таким образом, различия, наблюдаемые в этих двух полевых исследованиях, могли быть частично связаны с присутствием частиц от других процессов сварки или металлообработки в школе и на производстве, а также с использованием ударных устройств по сравнению с конденсацией. счетчики частиц.

Что касается морфологии частиц, то наши наблюдения за частицами дыма при сварке ВИГ с помощью ПЭМ согласуются с предыдущими исследованиями, в частности, с обнаружением агломерированных цепочек первичных наноразмерных частиц (Jenkins et al., 2005). Мы обнаружили, что ПЭМ-изображения с сеток, полученные при низком расходе воздуха для отбора проб (0,05 л/мин –1) и при меньшем времени отбора проб (30 с), согласуются с нашими измерениями непрерывного отбора проб, как сообщают DM, SMPS и ОПЦ. Эти результаты показывают, что в воздухе присутствует очень мало агломератов микронного размера. Данные из литературы подтверждают эти выводы. При сравнении скорости агломерации при различных типах сварки Pohlmann et al. (2013) обнаружили, что скорость выброса агломератов при сварке TIG была намного ниже, чем при других сварочных процессах.Марка и др. (2013) также сообщается, что агломерация первичных частиц при сварке ВИГ происходит намного медленнее, чем в других сварочных процессах, из-за различной динамики коагуляции после образования первичных частиц, связанной с низким уровнем массовых выбросов при сварке ВИГ (0,01–0,05 мг с — 1 ). Авторы также сообщили, что на расстоянии 60 см от источника сварки частицы сварочного дыма TIG все еще имеют размер в диапазоне 10 нм, и эта фракция наноразмерных частиц стабильна в течение как минимум нескольких минут.Наши результаты показывают, что размер большинства частиц при сварке TIG составляет менее 100 нм; тем не менее, мы не исключаем возможности того, что более крупные частицы, те агломерированные цепочки, размер которых составляет от 100 до 1000 нм, могли быть захвачены сеткой ПЭМ, как показано на рисунке, и могут вносить свой вклад в измеренную нами массу.

Места измерения

Мы обнаружили, что средний PNC в BZ был на 54% выше, чем средний PNC в NF, а медиана гравиметрической массы в BZ была на 7% выше, чем в NF. Более того, средние потенциальные концентрации АФК в БЗ были на 23 % выше, чем в НФ.Есть только несколько опубликованных отчетов, в которых сравниваются различия в воздействии сварочного дыма на BZ и NF, и эти отчеты представляют противоречивые результаты. Goller и Paik (1985) сообщили, что массовые концентрации дыма от дуговой сварки с флюсовой проволокой (FCAW) внутри сварочного шлема составляли от 36 до 71% от концентрации, измеренной вне шлема. Аналогично Cole et al. (2007) обнаружил, что снижение массовой концентрации дыма варьировалось от незначительного до более чем 99% между внешней и внутренней частью сварочного шлема манекена, помещенного рядом с роботизированной газовой дуговой сваркой (GMAW) и GTAW.Лю и др. (1995) и Harris et al. (2005) показал, что массовые концентрации дыма SMAW внутри и снаружи каски, как правило, невелики, при этом значительное снижение наблюдается только при относительно высоких массовых концентрациях (>20 мг·м -3 ). Отсутствие снижения и высокая вариабельность снижения, о которых сообщается при различных условиях воздействия, подтверждают, что невентилируемая сварочная маска недостаточна для обеспечения защиты органов дыхания. Наши гравиметрические результаты еще раз подтверждают вывод Harris et al. (2005 г.) о том, что при сварке при воздействии массовой концентрации от низкой до умеренной может быть небольшая разница между концентрациями внутри и снаружи сварочной маски.

Химический состав

Наиболее распространенными элементами, измеренными как в BZ, так и в NF, были Al, W, Si, Na, Mg и Ce, которые представляют собой смесь элементов из сварочной детали, расходуемого присадочного стержня и электрод. Алюминий, являющийся одним из наиболее распространенных измеренных элементов, ожидался и легко подтверждался горением алюминиевого присадочного стержня.Однако ранее не сообщалось о высоких концентрациях вольфрама в сварочных газах TIG. В одном исследовании, в ходе которого методом ICP-MS измерялось содержание 49 металлов, включая вольфрам, в дыме от сварки TIG низкоуглеродистой стали вольфрам не был обнаружен (Chang et al., 2013).

Повышенные концентрации вольфрама у некоторых добровольцев, скорее всего, возникли в результате возгорания вольфрамового электрода во время сварочных работ. Это было подтверждено присутствием церия, металлического сплава вольфрамового электрода, как одного из самых распространенных присутствующих элементов, а также доказательствами присутствия вольфрама и церия на окисленных кубиках.При правильной сварке TIG электрод не воспламеняется и считается неплавящимся. Однако сообщалось, что расход электрода происходит во время работы с обратной полярностью, случайного контакта вольфрамового электрода со сварочной ванной или неполного покрытия защитным газом (Jeyaprakash et al. , 2015). Начинающих сварщиков специально проинструктировали избегать контакта электрода со сварочной ванной и поднимать горелку так, чтобы она находилась на расстоянии 0,4–0,6 см от обрабатываемой детали.Поскольку полярность и защитный газ были правильно установлены для всех сварщиков в нашем исследовании, наши результаты показывают, что на состав частиц сварочного дыма частично влияла способность сварщика избегать контакта электрода со сварочной ванной.

Сообщается, что хроническое воздействие вольфрама на человека в первую очередь вызывает респираторные эффекты, такие как легочный фиброз, однако канцерогенный потенциал вольфрама не был должным образом охарактеризован (ATSDR, 2005). Имеются ограниченные данные о ингаляционной токсикологии вольфрама. В одном субхроническом исследовании на грызунах сообщается, что вдыхаемая доза, в 300 раз превышающая пороговое предельное значение для вольфрама (5 мг л -1 ), приводила к повышению концентрации вольфрама в крови, но не проявлялась очевидной токсичности (Rajendran ). и другие., 2012; Виттен и др. , 2012; Лемус и Венеция, 2015). В литературе по НЧ металлического вольфрама, карбида вольфрама и дисульфида вольфрама сообщается, что вольфрам является относительно химически инертным при измерении жизнеспособности клеток, но не при измерении окислительного стресса (Lemus and Venezia, 2015). Наши выводы о повышенном воздействии вольфрама подчеркивают необходимость дальнейших исследований потенциального воздействия на здоровье профессионального воздействия вольфрама при сварке TIG. Поскольку было рекомендовано провести дополнительные исследования возрастных различий в восприимчивости и биокинетике воздействия вольфрама (ATSDR, 2005), особенно важными могут быть исследования начинающих сварщиков TIG.

На сегодняшний день исследования воздействия вольфрама при сварке были сосредоточены конкретно на воздействии тория от торированных вольфрамовых электродов из-за радиоактивности тория (Jankovic et al. , 1999; Gäfvert et al. , 2003). Вольфрамовые электроды, легированные 1–4% оксида тория, часто используются вместо цериевых или лантансодержащих электродов, поскольку торированные электроды облегчают зажигание дуги, вызывают меньшее загрязнение металла сварного шва и улучшают стабильность дуги (Gäfvert и др. , 2003).Несмотря на вентилируемую и контролируемую рабочую среду, мы измеряли церий, металл сплава вольфрамового электрода, как в фильтрах БЗ, так и в фильтрах НФ, а также на оксидированном кубе. Хотя мы не можем использовать наши результаты, чтобы предположить или предсказать, что начинающие сварщики, использующие торированные электроды, будут подвергаться воздействию таких же уровней металла электродного сплава, разумно рекомендовать начинающим сварщикам или сварщикам с небольшой практикой не использовать радиоактивные торированные электроды из-за к повышенному риску потребления электрода, прежде чем должным образом освоить их технику. Эта рекомендация особенно разумна, учитывая широкую доступность неторированных вольфрамовых электродов для использования в качестве реальной альтернативы.

Документально подтверждено, что сварка TIG генерирует гораздо более низкие концентрации озона, чем другие виды сварки (DGUV, 2009). Концентрации озона в нашем исследовании были на уровне окружающего воздуха и ниже, чем ранее сообщалось при сварке TIG (Burr et al. , 2005; Liu et al. , 2007; DGUV, 2009; Azari et al. , 2011).Таким образом, вклад сварки TIG в воздействие O 3 в нашем исследовании был очень мал.

Потенциал образования АФК

Мы исследовали потенциал образования АФК частицами сварочного дыма с помощью анализа DCFH, который широко применяется для неспецифического обнаружения АФК (Venkatachari et al. , 2007; Jiang et al. , 2008; Aranda и др. , 2013; Zhao и др. , 2014) и оказались относительно недорогими и надежными. Что касается описанных в литературе ограничений этого анализа (Hoet et al. , 2013; Пал и др. , 2014), мы тщательно применили стратегии, опубликованные в исследовании Чжао и Ридикера (2014), чтобы добиться лучших результатов анализа и избежать артефактов, например, всегда поддерживать соответствующий контроль, чтобы исключить АФК, образующиеся в результате самоокисления реагенты и анализировать стандарты с образцами в тот же момент времени. Мы также хотели бы подчеркнуть, что описанный здесь потенциал АФК исходил от функциональных групп, которые реагируют на реагенты DCFH-HRP в бесклеточном состоянии.Мы не исключаем возможности того, что виды АФК, которые не реагируют на DCFH, могут образовываться со сварочным дымом и создавать окислительный стресс, который не был обнаружен с помощью анализа DCFH.

Широкое применение анализа DCFH облегчило прямое сравнение настоящего исследования с доступной литературой. Сравнение наших результатов с концентрациями АФК, измеренными в предыдущих исследованиях атмосферного аэрозоля в эквивалентных нмоль H 2 O 2 на кубический метр воздуха, представлено в (Hung and Wang, 2001; Venkatachari et al. , 2005а,б, 2008; См. и др. , 2007; Ван и др. , 2011; Кинг и Вебер, 2013 г.; Хуршид и др. , 2014). В контексте с доступной литературой наши результаты показывают, что потенциальное воздействие на производство АФК в результате сварочного дыма TIG в нашем исследовании может превышать воздействие ТЧ в окружающем воздухе из различных географических регионов, а также в воздухе, загрязненном транспортным средством (см. и др.). и др. , 2007).

Таблица 2.

Средний потенциал образования АФК, измеренный в предыдущих исследованиях аэрозолей, представлен в нмоль H 2 O 2 на кубический метр воздуха и в нмоль вдыхаемого воздуха в час.

1 0.197 Singapore (Сингапур) 1 5.711 2.0671 5.447 Rubidoux, CA (США) Ambient7 Shinking, NY (США) Ambient 1 0.87 1 0.311 8.31 2.991 0.097 Atlanta, GA (США) сельские Ambient 1 0. 141 0.057 Остин, TX (США) Открытый 1 1.411 0.51
РОС прод. Потенциал (NMOL H 2 O 2 м -3 м -3 -Air) вдыхаемый ROS (NMOL H -1 )
Источник место и тип
Сварочный дым TIG на BZ 16,89 6,08
Сварочный дым TIG на NF 13,68 4,92
Тайбэй (Тайвань) тротуар 0. 54
Сингапур (Сингапур) Trafie 15.1
5.89 2.12
Rochester, NY (США) Ambient
Atlanta, GA (США) Urban Ambient 0 .26 0.09
Austin, TX (США) домов 1,37 0,49

Учитывая, что нормальная частота дыхания человека составляет ~12 вдохов в минуту, при этом при каждом вдохе вдыхается около пол-литра воздуха (Wilkerson, 2001), мы рассчитали приблизительную дозу АФК производственный потенциал при вдыхании в течение 1 ч в зависимости от сценария воздействия (вторая колонка).Кроме того, сообщалось, что при курении одной коммерческой сигареты (Marlboro gold) образуется в среднем 90,3 нмоль АФК, а вдыхание побочного дыма приводит к воздействию 19,7 нмоль АФК (Zhao and Hopke, 2011). По аналогии, воздействие ROS в течение 3 часов сварки TIG может быть эквивалентно воздействию побочного потока от одной коммерческой сигареты, в то время как 15 часов сварки TIG (~ 2 полных рабочих дня) могут быть эквивалентны ее основному дыму.

Повышенный потенциал образования АФК можно объяснить высокой энергией сварочной дуги, что приводит к образованию нестабильных и высокореактивных частиц оксидов металлов, способных образовывать радикалы ОН, прекурсоры и инициаторы многих форм АФК (Leonard et др., 2010). Антонини и др. (1998) обнаружили, что свежевыработанный сварочный дым более реактивен, чем состаренный сварочный дым из-за более высоких концентраций АФК на поверхности частиц дыма. Чанг и др. (2013) также продемонстрировал, что активность АФК частиц сварочного дыма зависела от размера, при этом частицы мелкого и ультрадисперсного диапазона (PM0,1–2,5 и PM0,1) имели более высокие концентрации АФК по сравнению с обычными PM10 (PM2,5– 10). Авторы обнаружили, что концентрации АФК для каждого диапазона частиц не всегда соответствовали уровням массовой концентрации по данным гравиметрического анализа, что ясно указывает на то, что метрика массовой дозы не может быть хорошим показателем токсичности, связанной со сварочным дымом.

Производственный потенциал ROS был значительно выше у учеников, которые сжигали свой металлический куб в сварочном задании. При сварке TIG с плохой техникой электрод касается расплавленной сварочной ванны, и поверхностное натяжение притягивает алюминий к горячему вольфрамовому электроду. Сильный нагрев электрода заставляет металл испаряться и образовывать большой, широко рассеянный черный оксидный слой (Джеффус, 2004). Результаты анализа EDS показали более высокое содержание кислорода на поверхности обожженного куба, что подтверждает наличие слоя черного оксида, описанного Джеффусом (2004), в то время как повышенное содержание вольфрама и церия на поверхности обожженного куба подтверждает контакт электрода с куб.Кроме того, более высокие концентрации алюминия в воздухе у учеников, которые сжигали свой кубик, способствуют повышенному испарению алюминия с горячего электрода. Леонард и др. (2010) ранее было установлено, что элементный состав сварочного дыма может оказывать влияние на потенциал производства АФК. Кроме того, было показано, что некоторые переходные металлы, такие как Fe, Cr, Co, Mo, Mn и Cu, играют важную роль в образовании АФК и окислительно-восстановительной химии (Mills et al., 2009 г.; Валко и др. , 2005). В частности, Pal et al. (2014) обнаружил связь между значениями потенциала образования АФК и Fe, Cr, Co, Mo, Mn и Ni с помощью анализа DCFH. Хотя мы обнаружили корреляцию между потенциалом образования АФК и несколькими переходными металлами (например, Fe, Zn, Y, Ag), вся значимость исчезла при применении поправки Холма для множественных сравнений. Стоит отметить, что наши результаты не означают, что эти металлы не важны для образования АФК, скорее, в наших образцах они, по-видимому, не играют большой роли, что можно объяснить их низким массовым вкладом.Из металлов, которые Pal et al. (2014) обнаружили корреляцию между значениями потенциала продукции АФК, наиболее распространенной в нашем исследовании была Fe. Однако весовая концентрация Fe составляла всего 1,2% при очень низкой средней концентрации 0,005 мг м -3 . Поэтому возможно, что наши результаты расходятся с Pal et al. (2014) из-за наших низких концентраций переходных металлов по сравнению с другими более распространенными элементами. Таким образом, представленные результаты корреляции могут быть недооценены, а влияние некоторых переходных металлов может оказывать большее влияние на потенциал производства АФК, чем здесь.

В целом неясно, повлиял ли на потенциал производства АФК один конкретный металл. Скорее, корреляция между кубическим окислением и повышенным потенциалом образования АФК может быть частично объяснена повышенным образованием нестабильных оксидов металлов, которые способны временно достигать различных и более реакционноспособных переходных или валентных состояний (Leonard et al. , 2010). Вопрос о роли степени окисления свариваемых частиц, будь то сильно окисленные функциональные группы или валентность вовлеченных ионов, в качестве движущих сил потенциала образования АФК требует дальнейшего изучения в будущих исследованиях. Тем не менее, важно подчеркнуть, что эффективность сварки в отношении качества сварного шва была связана с потенциалом образования АФК дыма, что означает потенциальную детерминанту воздействия. Поскольку индукция АФК НЧ является ключевым событием в токсикологическом клеточном ответе и важным фактором острых и хронических сосудистых и легочных заболеваний, крайне важно также с точки зрения охраны здоровья, а не только в отношении качества сварного шва, чтобы надлежащие методы сварки используются для того, чтобы избежать избыточного окисления.Этот вывод может быть применен к другим когортам сварщиков, и рекомендуется, чтобы уровень подготовки и сварочные работы в отношении качества сварного шва рассматривались как фактор для будущих оценок воздействия. Начинающие сварщики или сварщики с минимальной подготовкой должны осознавать важность надлежащих методов сварки. Это особенно важно, поскольку сварочный дым TIG, как правило, менее заметен, чем другой сварочный дым, когда он образуется, что приводит к предположению инструкторов по сварке, что он чище и менее опасен (личное общение инструкторов Центра профессиональной подготовки, Лозанна, 2014 г. ).Повышенные концентрации НЧ, полученные в нашем исследовании, подчеркивают важность прояснения этого заблуждения. Индукция ROS при сварке алюминия TIG как механизм респираторных и неврологических эффектов еще предстоит тщательно изучить. Рекомендуется провести дальнейшие исследования образования АФК при сварке алюминия методом TIG и возникающих токсикологических эффектов при вдыхании, особенно для начинающих сварщиков и сварщиков с минимальной подготовкой.

Разница между сваркой металлов инертным газом и сваркой металлов активным газом

Сварка — это один из процессов соединения, позволяющий эффективно и экономично соединить две или более металлических или неметаллических деталей на постоянной основе.С обширным развитием на протяжении многих лет появилось большое количество таких процессов, чтобы удовлетворить потребность в соединении большого разнообразия материалов бесчисленными способами. Газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW) является одним из таких процессов, при котором металлические материалы неразъемно соединяются путем плавления соприкасающихся поверхностей компонентов с помощью электрической дуги, установленной между электродом и заготовкой. Расходуемый электрод в виде проволоки малого диаметра непрерывно подается с заданной скоростью для осаждения необходимого присадочного металла для заполнения корневого зазора.

Чтобы стабилизировать дугу, а также защитить ванну горячего расплавленного металла под этой дугой от окисления и других загрязнений, используется соответствующий защитный газ для защиты или покрытия всей зоны сварки, окружающей эту дугу. Этот защитный газ может быть химически инертным или может вносить свой вклад во многие важные свойства, активно участвуя в процессе сварки. Соответственно, GMAW можно разделить на две группы: сварка металлов в активном газе (MAG) и сварка металлов в среде инертного газа (MIG).Таким образом, MIG и MAG в основном являются вариантами процесса GMAW; единственная разница заключается в защитном газе, используемом в этих процессах.

Как следует из названия, в процессе сварки инертным газом (MIG) используется подходящий инертный газ для защиты во время сварки. Такой газ в основном представляет собой аргон или гелий, или их смесь в разных пропорциях. Поскольку эти газы химически инертны, они остаются стабильными даже при сильном нагреве дуги. Поэтому они не способствуют изменению каких-либо характеристик сварного шва, кроме защиты валика сварного шва и электрической дуги от любого внешнего воздействия.

С другой стороны, при сварке Metal Active Gas (MAG) в качестве защитного газа используется смесь активных газов. Например, подходящая смесь двуокиси углерода (CO 2 ) и кислорода (O 2 ) вместе с другими сравнительно стабильными газами, такими как аргон, гелий, азот и т. д. Помимо выполнения основных требований к защитному газу, такие активные газы могут разрушаться из-за нагрева дуги и впоследствии индуцировать различные химические элементы на валике сварного шва, которые могут улучшить свойства соединения.Он также способствует стабилизации дуги, снижению уровня разбрызгивания и т. д. Различия между сваркой MIG и сваркой MAG приведены ниже в виде таблицы.

Сварка MAG
Сварка МИГ Сварка MAG
Сварка MIG — это один из типов процесса GMAW, в котором в качестве защитного газа используются инертные газы (Ar или He). — это еще один тип процесса GMAW, в котором в качестве защитного газа используется смесь инертных и активных (O 2 , CO 2 ) газов.
Отсутствие изменений механических или химических свойств из-за защитного газа остается стабильным. Защитный газ может изменить механические и химические свойства наплавленного валика, индуцируя на нем различные элементы.
Баллон с инертным газом стоит дороже, поэтому сварка MIG также дороже. Защитный газ сравнительно дешевле, поэтому сварка MAG экономична.
Этот процесс подходит для сварки цветных металлов, таких как алюминий. Подходит для сварки черных металлов, особенно нержавеющей стали.

 

Характеристики защитного газа: Как следует из названия, при сварке металлов в среде инертного газа (MIG) используется только такой инертный газ, как аргон или гелий. Такие газы остаются стабильными даже при экстремальных температурах дуги. При сварке металлическим активным газом (MAG) в качестве защитного газа используется смесь инертного и активного газов. Такой активный газ в основном включает кислород и двуокись углерода.Соотношение смешивания инертного и активного газов может значительно варьироваться в зависимости от многих параметров, таких как основной металл и его толщина, присадочный металл, корневой зазор, полярность сварки, предполагаемые свойства наплавленного валика и т. д. Иногда это соотношение также определяется условиями окружающей среды.

Способность изменять свойства сварного шва: Инертные защитные газы остаются стабильными во время сварки и, таким образом, не индуцируют химические элементы на сварном шве. Однако активные газы могут разрушаться при экстремальных температурах дуги и впоследствии могут индуцировать соответствующие химические элементы на валике сварного шва.Это приводит к изменению химических и механических свойств соединения. Например, при соединении низкоуглеродистой стали (например, низкоуглеродистой стали) с использованием защитного газа, обогащенного диоксидом углерода, могут возникать включения углерода, что может повысить поверхностную твердость соединения. Следовательно, сварка MIG не может изменить свойства сварного шва; в то время как MAG может сделать то же самое.

Стоимость защитного газа и область применения: В GMAW расход защитного газа составляет порядка 10 – 20 л/мин. Баллоны, заполненные промышленно чистым защитным газом, сравнительно дороже, и поэтому сварка MIG является одним из более дорогостоящих процессов.Он в основном используется для сварки цветных металлов, таких как алюминий. Активный газ на основе кислорода не рекомендуется, когда исходные материалы не содержат железа, из-за высокой вероятности окисления. В этом смысле MAG экономичен и предпочтителен для сварки черных металлов, особенно нержавеющей стали.

В этой статье представлено научное сравнение сварки металлов в активном газе (MAG) и в среде инертного газа (MIG). Автор также предлагает вам просмотреть следующие ссылки для лучшего понимания темы.

Влияние защитных газов на GMAW

Использование правильного защитного газа необходимо не только для предотвращения пористости, но и для обеспечения надлежащего проплавления, желаемых механических свойств, включая прочность сварного шва, и общего качества сварного шва. Чтобы правильно выбрать защитный газ, необходимо учитывать следующее:

–          Сплав присадочного металла

–          Толщина материала

–          Режим GMAW (распыление, короткодуговая сварка и т. д.)

–          Позиция сварки

–          Желаемый профиль проникновения

–          Стоимость

Типичными сварочными газами являются : Двуокись углерода, аргон и смеси аргона (с двуокисью углерода, гелием, азотом, водородом и кислородом).

Газы можно разделить на две категории: инертные и реактивные.

Инертные газы

Аргон и гелий являются инертными газами. Это означает, что ни один из газов не вступит в химическую реакцию с расплавленной сварочной ванной. Аргон является наиболее широко используемым инертным газом, поскольку он легко доступен и недорог по сравнению с гелием. Он создает пальцеобразный профиль проникновения (см. изображения ниже). Гелий имеет очень высокую теплопроводность по сравнению с аргоном и используется для более горячей дуги.Он также используется для трехкомпонентного газа из нержавеющей стали. Гелий обеспечивает широкое, но неглубокое проникновение. Гелий и аргон обычно смешивают при сварке алюминия толщиной 1 дюйм или более или в более тонких секциях, чтобы компенсировать недостаточный размер источника питания.

Реактивные газы

Двуокись углерода, кислород, азот и водород являются реактивными защитными газами. Эти газы химически соединяются со сварочной ванной, влияя на механические и химические свойства металла шва. Углекислый газ — единственный, который можно использовать отдельно.Все это можно комбинировать с аргоном для получения бинарных смесей защитного газа. За исключением тройных смесей из нержавеющей стали, большинство из них представляют собой только комбинацию аргона и одного из реактивных газов.

На изображении 1 ниже показано влияние различных газов на контур буртика и проникновение. На рис. 2 показано влияние кислорода по сравнению с диоксидом углерода при использовании в смесях аргона и 100% диоксида углерода.

 

В таблице ниже показаны наиболее распространенные сварочные газы, используемые при дуговой сварке, в зависимости от типа материала.Он также показывает, какой газ следует использовать в соответствии с желаемым режимом переноса металла (например, короткое замыкание или распыление). Можно использовать и другие газы, особенно в смесях с аргоном, но они наиболее распространены.

 

Существуют буквально сотни смесей защитного газа. Небольшая игра с процентным содержанием каждого компонента может в некоторых случаях дать очень желательный эффект. Некоторые смеси будут содержать компоненты, такие как азот, в диапазоне частей на миллион, но это создаст значительный эффект.Какой защитный газ вы используете? Рассматривали ли вы возможность использования другого защитного газа? Если это так, может быть полезно прочитать «Если вы рассматриваете другой защитный газ». Также может представлять интерес вопрос «Влияет ли на прочность сварного шва смесь защитного газа».

 

Ссылка: Руководство по сварке GMAW от Lincoln Electric – Джефф Надзам

 

Важность защиты при сварке

Защита представляет собой процедуру, заключающуюся в замене реактивной атмосферы (окисляющей, горючей, взрывоопасной) или просто окружающего воздуха инертным газом, также называемым защитным газом.

Инертным газом, наиболее часто используемым при сварке, является аргон, но также используются и другие газы, такие как азот или CO 2 . Защитные газы предназначены для вытеснения кислорода из окружающей среды вокруг зоны сварки, в основном для предотвращения коррозии на поверхности, нагретой до высокой температуры.

 

Откуда взялся термин защитный газ ?

Защитный газ не содержит активного вещества, которое могло бы повлиять на конечный результат сварки.Однако следует быть очень осторожным с правильным определением термина защитный газ , потому что некоторые сварщики добавляют очень небольшие количества активных газов. Эти активные газы оказывают прямое воздействие на сварной шов.

Существует два типа активных газов: окисляющие газы и восстановительные газы.

  • Окисляющие газы используются при ручной и автоматической сварке MAG (сварка металлическим активным газом), а также при роботизированной сварке.
  • Восстановительные газы, такие как водород, который обладает высокой авидностью к кислороду и, таким образом, улучшает внешний вид сварного шва, но также сводит к минимуму обесцвечивание поверхности, используются при сварке TIG (сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа). Водород также используется для усиления сварного шва и, таким образом, обеспечивает более глубокое проплавление сварного шва.

Как только газовая смесь содержит более 1% активного газа, она больше не считается инертным газом, а считается активным газом.

Во всех случаях применения инертный газ выходит из сварочного сопла, которое распределяет газ для вытеснения окружающего воздуха, который обычно состоит из 21 % кислорода, 78 % азота и 1 % других газов (водяного пара, метана, озона, углерода). диоксид и др.). Эти различные газы будут оказывать негативное влияние на область, нагретую во время сварки, особенно кислород, который может повредить результат сварки.

 

Каковы наиболее распространенные приложения?

Для орбитальной сварки труб можно выбрать закрытую сварочную головку, машину заводского изготовления или открытую головку.

Закрытая головка, точнее ее закрытая камера, в которой вварена трубка, будет заполнена защитным газом.

При использовании сборной машины или открытой головки газ распыляется с очень высокой скоростью потока, как водяная струя, чтобы обеспечить наличие инертной атмосферы на выходе из сопла.

Другими областями применения являются линейные сварные швы, которые очень распространены, а также более экзотические сварные швы, требующие использования защитного газа.

 

Почему защита необходима при сварке?

Металлы обычно реагируют, как только присутствует кислород, особенно при сварке стали, нагретой до высоких температур. Особенно это касается нержавеющих сталей. Нержавеющие стали имеют тонкий слой хрома для защиты от коррозии. Но как только начинается сварка, этот слой видоизменяется и окисление происходит почти мгновенно.Когда сварные детали подвергаются коррозии, это называется корневой пористостью. В сварном шве образуются маленькие дырочки, и обожженную деталь уже нельзя назвать нержавеющей сталью, потому что слой хрома разрушен. Этот случай также относится к другим благородным металлам, таким как титан и другие коррозионностойкие сплавы.

 

 

Защита и сталь: непопулярное применение

Некоторые сварщики используют защитные газы даже для «обычных» сталей. Во время сварки эти стали легко окисляются на поверхности и образуют слой, называемый окалиной, который, в отличие от корневой пористости, выглядит как изменение цвета.Если приложение требует механической прочности движущихся частей, которые могут подвергаться усталостным эффектам, это может создать проблемы из-за дефектов формы, геометрии или чистоты. Эти удары часто имеют микроскопический размер и невидимы невооруженным глазом, несмотря на большие размеры компонентов оборудования. Благодаря экранированию сварной шов будет иметь такой же гладкий и блестящий вид с той же степенью чистоты, что и сварной шов из нержавеющей стали, а риск растрескивания с течением времени будет отложен.

 

Какие газы используют сварщики MIG >> Сварочный защитный газ

Защитные газы являются важным аспектом сварки MIG, также известной как сварка металлов в среде инертного газа. Без газовой защиты природные загрязняющие вещества, присутствующие в атмосфере, могут вызывать различные проблемы с качеством сварного шва, включая пористость, разбрызгивание и потускнение.

Какие газы используют сварщики MIG? Хотя большинство сварочных аппаратов MIG используют комбинацию аргона, гелия, углекислого газа и кислорода, также используются другие защитные газы, такие как водород, оксид азота, гексафторид серы и дихлордифторметан.Эти газы используются в качестве добавок для стабилизации сварочной дуги или улучшения качества сварного шва.

Обучение правильному использованию защитных газов является важной частью обучения сварке MIG. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о газах, которые используют сварщики MIG, и о том, как они влияют на сварку.

Типы сварочного газа MIG

При сварке MIG используются два основных вида инертного газа — аргон и гелий . Углекислый газ и кислород также используются при сварке, но это не совсем инертные газы. В результате их добавляют в сварочные газовые смеси только в небольших количествах, чтобы увеличить проплавление сварного шва или добавить другие сварочные эффекты. В небольших количествах эти полуинертные и химически активные газы не оказывают отрицательного влияния на качество сварки.

Прежде чем продолжить чтение Узнайте больше о пламени для газовой сварки — Здесь вы можете найти статью с нашего веб-сайта о различных типах пламени для газовой сварки и их применении | Полное руководство

Существуют также небольшие количества специальных газов, которые добавляются в сварочные смеси MIG для улучшения определенных типов сварки MIG. Эти газы обычно добавляются для нейтрализации специфических металлургических свойств свариваемых металлов, например, при использовании водорода при сварке никеля для более чистой сварочной поверхности или при использовании гексафторида серы при сварке алюминия во избежание загрязнения озоном.

Вот разбивка по газам, используемым при сварке MIG:

№. Тип MIG сварочных газов
1 Аргон
2 Гелий
3 Кислород диоксид
4 углерода
5 Оксид азота
6 6 6
70035
7 7
8 8 8 8
Типы сварочных газов MIG
  • ARGON: ARGON — это сварочный газ, который обычно используется с цветными металлами .Сюда входят такие металлы, как магний, титан или алюминий. Поскольку аргон обеспечивает узкое проплавление, он является подходящим защитным газом для плотных сварных швов, таких как стыковые и угловые швы. Смеси защитного газа, в основном с аргоном, популярны для поддержания чистоты сварного шва.
  • Гелий: Гелий используется при сварке MIG для повышения текучести сварочной ванны, а также увеличения скорости перемещения или скорости, с которой сварщик может перемещать сварочную горелку вдоль шва.Хотя гелий является одним из самых дорогих используемых сварочных газов и требует более высокой скорости потока, чем другие типы смесей, он, тем не менее, является популярным выбором для сварки алюминия, меди и магния.
  • Кислород: Поскольку кислород является химически активным газом, он используется только в минимальных количествах в составе защитной газовой смеси при сварке MIG в дополнение к аргону . Кислород используется только в специализированных приложениях для сварки MIG, таких как сварка струйным переносом.Поскольку это может увеличить количество шлака и окисления, это не подходящая смесь для использования с экзотическими металлами или металлами, склонными к окислению, такими как алюминий.
  • Углекислый газ: Углекислый газ является единственным реактивным газом , используемым при сварке, которая не требует добавления инертного газа , но его часто смешивают с инертными газами для их растяжения, поскольку он является наиболее экономичным из сварочные газы. Углекислый газ редко используется при сварке отдельно, так как он может вызвать разбрызгивание сварочной ванны и создать нестабильность сварочной дуги.
  • Оксид азота: Оксид азота используется в качестве низкопроцентной добавки в смесях защитных газов для снижения содержания озона, образующегося при сварке , что снижает вероятность загрязнения сварного шва. Это также отличный выбор для повышения стабильности сварочной дуги при сварке высоколегированной нержавеющей стали или алюминия.
  • Гексафторид серы: В качестве добавки гексафторид серы наиболее популярен при сварке алюминия методом МИГ. Этот сложный металл склонен как к окислению, так и к пористости при нагреве в сварном шве. Гексафторид серы служит силой, связывающей водород в месте сварки и снижающей результирующую хрупкость соединения.
  • Водород: Водород представляет собой малопроцентную добавку , которая обычно используется в смеси с аргоном для повышения текучести сварочной ванны и предотвращения загрязнения поверхности сварки . В качестве добавки к аргону и углекислому газу водород может помочь смягчить некоторые окислительные эффекты, которые углекислый газ может оказывать вместо кислорода.Водородные защитные смеси обычно используются при сварке нержавеющей стали или никеля.
  • Дихлордифторметан: Дихлордифторметан — это специальная защитная добавка, которая используется специально для алюминиево-литиевых сплавов . За исключением специальных сварных швов алюминия, смеси дихлордифторметана обычно не используются при сварке MIG.

В то время как инертные газы могут использоваться в виде чистой смеси в качестве защитного газа, чаще используются смеси нескольких защитных газов в различных пропорциях.Эти смеси придают различные экранирующие свойства в зависимости от соотношения элементов, присутствующих в полученной смеси.

Смеси защитного газа для сварки в среде инертных газов обычно получают обозначение, основанное на том, какой защитный газ смешивается с аргоном (основной защитный газ для большинства смесей защитных газов для сварки в инертных газах) и в каких пропорциях.

Например, смесь аргона и двуокиси углерода, состоящая из 50 % аргона и 50 % двуокиси углерода, обозначается как смесь С-50, а смесь, состоящая из 98 % аргона и 2 % кислорода, представляет собой смесь О-2.

Почему при сварке MIG используется защитный газ?

Независимо от того, какой защитный газ используется при сварке MIG, защитный газ является важнейшим аспектом сварочной операции.

Без надлежащей газовой защиты уровень кислорода в окружающей атмосфере во время сварки приведет к неприглядному шлаку и брызгам в сварном шве. Другие загрязняющие вещества в атмосфере также ухудшают внешний вид сварного шва. Эти загрязняющие вещества также вызывают проблемы с качеством и пористость, которые со временем могут значительно снизить безопасность и целостность сварного шва.


Существует несколько атмосферных элементов, которые являются основными факторами коррозии места сварки без защитного газа:

Эти распространенные атмосферные газы, составляющие большинство газов, обнаруженных в нашей атмосфере, известны как химически активные газы. Это означает, что при контакте со сварочной дугой они подвергаются химическим реакциям, которые могут негативно сказаться на получаемом сварном шве. Лишь немногие газы в земной атмосфере инертны, а значит, не вступят в реакцию со сварочной дугой.Большинство газов в атмосфере являются полуреактивными или реактивными.

Связанная статья : Какие виды газовой сварки обычно используются? | Они популярны?

Некоторые металлы, такие как алюминий или медь, особенно уязвимы для атмосферного загрязнения во время сварки без надлежащей газовой защиты. Без защиты газы, содержащиеся в атмосфере, реагируют со сварочной дугой и увеличивают количество дефектов сварки, таких как:

  • Пористость: Пористость – это дефект сварки, при котором пузырьки газа захватываются охлажденным сварным швом.Это, в свою очередь, приводит к значительной слабости целостности полученного сустава. Пористость возникает, когда газ поглощается металлом, когда он находится в расплавленной форме в середине сварного шва, а затем высвобождается по мере остывания сварного шва.
  • Хрупкость: Хрупкость – это свойство сварки, при котором полученный металл не проявляет признаков деформации, но теряет структурную целостность на молекулярном уровне. Это делает металл подверженным разрушению и разрушению без предупреждения. Хрупкие сварные швы определяются по зернистому виду на поверхности сварного шва.
  • Брызги: Брызги — это название в сварке небольших капель расплавленного металла, которые отбрасываются от сварочной дуги во время сварки. Брызги не только ухудшают внешний вид сварного шва, но и увеличивают вероятность получения травмы сварщиком летящим расплавленным металлом, который может прожечь ткань и кожу. Брызги обычно возникают из-за загрязненного или низкокачественного присадочного материала, но также могут быть вызваны некоторыми защитными газами, такими как двуокись углерода.
  • Окисление: Поскольку кислород составляет более 20 % атмосферы Земли, окисление является одной из наиболее серьезных угроз целостности сварного шва без защитного газа.Окисление – это коррозия, в результате которой поверхность сварного шва тускнеет или почернеет. Окисление является как эстетическим дефектом, так и химическим состоянием, которое может привести к ослаблению сварного соединения.
Сварочные брызги

Эти проблемы с качеством не только негативно влияют на внешний вид сварного шва, но при промышленной сварке они также могут ухудшить целостность сварного шва до такой степени, что он не сможет пройти проверку техники безопасности. Для домашних проектов можно простить несколько недостатков, но на промышленном уровне таких недостатков сварки будет недостаточно.

Это означает, что надлежащая газовая защита при сварке MIG необходима не только для обеспечения хорошего внешнего вида сварного шва, но и для того, чтобы он оставался прочным и стабильным на молекулярном уровне. Обучение правильному использованию защитного газа является одним из наиболее важных аспектов становления сварщиком.  

Связанная статья : В чем разница между сваркой TIG и MIG? Какой лучше?

Разница между инертными и реактивными газами при сварке MIG

Существенная разница при определении того, какой защитный газ использовать, заключается в том, чтобы определить, является ли он инертным или реактивным газом. Аргон является основой большинства сварочных смесей, поскольку это стабильный инертный газ, не вступающий в реакцию ни со сварочной дугой, ни с окружающей атмосферой.

Это защитный газ, который обеспечивает самое узкое поле проникновения по сравнению с любым другим защитным газом, но аргон обычно смешивают с двуокисью углерода, чтобы снизить стоимость всей смеси защитного газа. В любом случае полученная инертная смесь служит защитным экраном вокруг сварочной ванны, предотвращая ее контакт с химически активными газами, такими как кислород и водород.

Кислород присутствует в атмосфере в относительно большом процентном соотношении (20,95%). В то же время водород присутствует в гораздо меньшем процентном соотношении, но оба реактивных газа вызовут проблемы с качеством сварного шва, если защитный газ не используется для защиты сварочной ванны и дуги от них.

Насадки для улучшенной защиты от газов MIG

Существует много шагов, которые вы можете предпринять, чтобы сделать вашу газовую защиту MIG более эффективной. Вот некоторые вещи, которые вы можете сделать, чтобы создать лучшую газовую защиту при сварке MIG:

Совет — NR: Улучшение MIG Effering
1 1
2
Убедитесь, что все ваше оборудование звучат
3 Убедитесь, что ваш защитный газ соответствует используемой присадочной проволоке
4 Держите присадку на передней кромке сварочной ванны
Улучшение газовой защиты MIG
  • Изучите конкретное оборудование и материалы. Каждая единица сварочного оборудования, от расходных материалов до сварочных горелок MIG, имеет немного разные рабочие стандарты и параметры, которым необходимо следовать. Необходимо внимательно изучить инструкцию по эксплуатации вашего оборудования и знать, для какого проекта предназначены ваши материалы. Использование неправильных материалов или использование материалов неправильным образом может привести к неудачному сварному шву.
  • Убедитесь, что все ваше оборудование в порядке. Это означает проверку всех подключений и соединений, а также отсутствие мусора в зоне сварки, который потенциально может загрязнить сварной шов.Наличие атмосферной защиты от загрязнения бесполезно, если сварной шов загрязняется мусором из окружающей среды.

Узнайте больше о : Средства индивидуальной защиты для сварщиков – СИЗ | Список и требования

  • Убедитесь, что используемый защитный газ соответствует используемой присадочной проволоке. Для достижения оптимальных результатов сварки для каждого типа присадочной проволоки или типа металлической поверхности требуется свой тип защитного газа или смеси, поэтому изучите эту информацию и перед сваркой убедитесь, что вы используете защитный газ, подходящий для вашего проекта.
  • Держите присадку на передней кромке сварочной ванны. Это гарантирует, что ваш наполнитель останется точно в пределах газовой защиты, а также гарантирует, что ваш сварной шов останется ровным и устойчивым. Перемещение присадочной проволоки за пределы газовой защиты может привести к ее окислению или разбрызгиванию.
  • Убедитесь, что все сварочные рабочие места хорошо вентилируются. Не только определенные металлы, содержащие хром или бериллий, не следует сваривать без респираторов и вытяжной вентиляции, но также следует использовать вентиляцию для контроля общего сварочного дыма.

Может потребоваться некоторая практика на нескольких проектах, чтобы научиться плавно перемещать присадочную проволоку, сохраняя при этом стабильную газовую защиту вокруг сварочной ванны l. Однако научиться выполнять эти две задачи одновременно жизненно важно, чтобы стать квалифицированным сварщиком.

Как выбрать защитный газ для MIG

Решение о том, какой защитный газ MIG использовать, может зависеть от множества различных факторов. Вот некоторые моменты, на которые следует обратить внимание при выборе защитного газа для вашего сварочного цеха:

  • Цена: Чем выше содержание аргона или гелия в газовой смеси, тем дороже она может быть.Эти более дорогие защитные смеси необходимы для некоторых экзотических металлов или сплавов, чтобы предотвратить окисление. В менее привередливых проектах сварки чаще используются смеси аргона с соотношением углекислого газа. Для промышленных или объемных сварочных проектов общие расходы обычно являются фактором, влияющим на пропорции защитного газа.
  • Тип присадочного металла: Различные защитные газы и смеси лучше всего использовать с различными видами металлов — изучите присадочную проволоку, используемую в вашем конкретном проекте, и обычно вы сможете найти рекомендуемую смесь защитного газа.Перед началом сварки всегда лучше убедиться, что у вас есть правильный защитный газ для присадочной проволоки.
  • Желаемый результат сварки: Некоторые сварные швы не требуют гладкого или чистого эстетического вида, некоторые можно легко очистить впоследствии, если произойдет какое-либо окисление, а другие сварочные работы (например, на экзотических материалах) должны выполняться с специальные экранирующие смеси для достижения самых чистых результатов.
  • Соединительный материал: Как и в случае с присадочной проволокой, тип металла, используемого в соединительных поверхностях, влияет на лучший защитный газ, используемый в данном сварочном проекте.Знание того, какие типы металлов вы собираетесь сваривать, имеет решающее значение для понимания того, какой защитный газ вам нужно использовать.
Изображение предоставлено: lincolnelectric.com

Все сварочные проекты немного отличаются по объему и практическому применению, поэтому заранее знать, что требуется от полученного сварного шва, — это хороший первый шаг к выяснению того, какой защитный газ следует использовать.

Если вы новичок в сварке MIG, также может быть полезно проконсультироваться с более опытным сварщиком или продавцом в магазине сварочных материалов для получения дополнительных рекомендаций.

Можно ли пропускать защитный газ во время сварки MIG?

Существуют определенные типы сварки MIG и TIG, при которых защитный газ не используется, но для этих сварных швов требуется наполнитель с флюсовым покрытием или порошковой сердцевиной. Эти сварные швы по-прежнему защищены от атмосферных загрязнений, но вместо газовой защиты используется флюсовая защита.

Сварка МИГ с использованием флюса вместо газовой защиты часто рекомендуется начинающим сварщикам МИГ, которые не знакомы с работой газовых баллонов во время сварки. Аппарат для безгазовой сварки MIG также является хорошим выбором для работы на открытом воздухе, поскольку на газовую защиту не влияют ветры окружающей среды.

Знание того, какой защитный газ использовать, имеет жизненно важное значение для сварки MIG

Сварка — это не только технический навык, требующий твердой руки, но также требующий дальновидности, чтобы заранее изучить проект, чтобы узнать, какие материалы потребуются для получения наилучшего возможного результата.

От самодельных воинов выходного дня до профессионалов отрасли, существует широкий спектр сварочных проектов, которыми занимаются люди . Защитный газ не может быть рекомендован для всех проектов сварки MIG. Но знание того, какой из них подходит для вашего проекта, может быть разницей между успехом сварки и неудачей сварки.

Сварка МАГ

Если вы думаете о том, чтобы выйти в мир профессиональной сварки, сварка MIG с газом может не удовлетворить все ваши потребности в сварке. В конце концов, вам может понадобиться сварочный аппарат MAG, что означает Metal Active Gas. Как следует из названия, в МАГ чаще используются комбинации активных газов с аргоном или гелием.

Сходства и различия с МИГ

Хотя иногда вам может понадобиться некоторое количество углекислого газа в MIG, в первую очередь вы не будете смешивать химикаты в домашних сварочных условиях. Но когда вам нужно «больше мощности», как мог бы сказать Тим из Home Improvement, вам нужно стать MAG. В основном используется в следующих отраслях:

  • Автопроизводители
  • Коммерческое строительство
  • Авиация
  • Электроника

И другие отрасли промышленности, когда сварка должна быть сделана очень быстро и быстро. Часто, как в случае с Weldpro 2020, описанным выше, вы можете использовать одни и те же машины. Хотя это зависит от производителя.

Какие газы использовать

Как и при сварке MIG, при сварке MAG используется аргон или гелий (хотя и реже). Мы рекомендуем сначала научиться смешивать их у квалифицированного инструктора по сварке. Однако, просто чтобы дать вам представление, смеси обычно представляют собой следующие проценты активных газов (с аргоном, заполняющим остаток):

  • Кислород от 2% до 5%
  • Углекислый газ от 5% до 25%
  • 10% Углекислый газ и 5% кислород

90 Best Weld Advice on

Сварка – это больше искусство, чем другие строительные работы.Вы не просто забиваете гвоздь или что-то приклеиваете. Сварка требует пациентов и немного TLC. Вот несколько дополнительных советов, которые помогут вам получить наилучший сварной шов:

  • Помедленнее : если вы просто не держите сварной шов дольше пары недель, это, вероятно, потому, что вы торопились с проектом. Постарайтесь делать это медленно и убедитесь, что вы действительно закрыли все пробелы с первого раза. Всегда лучше один раз сделать правильно, чем в будущем снова настраивать.
  • Убедитесь, что у вас правильный угол : При отсутствии газовой сварки MIG вы должны держать горелку под углом 10-15 градусов к металлу, чтобы максимально уменьшить пространство для воздействия. Если вы используете газ, температура от 20 до 30 градусов подойдет, так как воздействие не так важно. Это ближе к прямой, что немного облегчает прицеливание.
  • Выбросьте водород из головы: С химической точки зрения, водород — главный враг сварки. С этой целью никогда не очищайте металл водой; всегда используйте либо щетку, либо шлифовальную машину.Кроме того, избегайте таких вещей, как:
  • Звук важен : Наденьте средства защиты органов слуха, но убедитесь, что во время сварки вы слышите постоянный жужжащий звук, чтобы обеспечить наилучшее качество сварки. Если это происходит спорадически, вы отклоняетесь от цели.
  • Держите сварочный аппарат заземленным: Это не означает, что вы подключаете свой мобильный телефон для зарядки. Это сложная машина. Последнее, что вам нужно, это скачок напряжения во время сварки.
  • Держите сопло пистолета в чистоте : Хорошие сварщики всегда следят за тем, чтобы металл, с которым они работают, был чистым, но сопло пистолета часто упускают из виду.Убедитесь, что вы чистите его как можно чаще, чтобы избежать плохой дуги. Кроме того, это может помешать вашей газовой защите работать должным образом.
  • MIG Dip . Вместо того, чтобы слишком часто чистить сопло, другой вариант — держать MIG-погружной поблизости. Просто опустите насадку в емкость, пока она еще горячая, чтобы насадка всегда оставалась чистой. Попробуйте этот соус MIG.
  • Держите установочную сторону машины рядом с собой. Часто она находится на той же стороне, что и кнопка питания, так что это не должно быть большой проблемой. Однако не все бренды разработаны таким образом. Старайтесь также держать эти кнопки рядом с собой, чтобы вы могли легко настроить их, не отвлекаясь от работы слишком надолго.
  • При этом не делайте ненужных разрывов в середине сварного шва. Ваша рабочая поверхность через маску выглядит несколько иначе, чем невооруженным глазом. Если вы сделаете перерыв слишком долго, вы можете запутаться, где вы были, или какой пас вы делали, когда возвращались.

Источники:

БернардВелдс.com millerwelds.com
sciencedirect.com
academia.edu

Рекомендуемое чтение

Могут ли сварщики MIG сваривать алюминий? | Как успешно сварить алюминий?

Как сварить алюминий в домашних условиях >> Руководство для начинающих

Можно ли сваривать сталь и алюминий? | Все, что вам нужно знать

Какой сварочный электрод использовать для чугуна? | Руководство по сварке чугуна

Сварочные газы MIG >>  Учебное видео