TIG сварка металла аргоном и углекислым газом: технология сварки

Принцип действия

Для того, чтобы разобраться что это — аргонодуговая сварка TIG, необходимо иметь хотя бы элементарные познания в области сварки. Технология процесса методом сварки TIG была разработана в 1841 году. Прогресс состоял в том, что это позволило производить сварку ранее не соединяемых этим способом материалов.

Суть метода — горение электрической дуги в аргоне. Этот газ обладает рядом примечательных свойств. Тяжелее воздуха, он, проникая в сварочную ванну, является ее защитой от других атмосферных газов. В результате шов получается без оксидной пленки. Это способствует хорошему качеству соединения металлов. Аргон — самый недорогой защитный при сварке газ.

Основной элемент — электрод из вольфрама. Температура его плавления почти 4000°С. Это дает возможность работы почти со всеми видам стали. Вольфрамовый электрод не плавится. Необходима лишь его периодическая заточка для обеспечения точного и аккуратного сварочного шва. Электрод, находящийся в цанге, зафиксирован в горелке. Его избыточная длина, бездейственная в работе, находится в особом колпаке, что предотвращает возможность замыкания.

Горелка оканчивается соплом из керамики. По центральной линии сопла проходит электрод, а вокруг находится инертный газ. При сварке ТИГ в качестве инертного газа выступает аргон. Его присутствие исключает попадание воздуха в сварочную ванну, что вызвало бы пористость шва при затвердевании. Запуск аргона регулируется кнопкой на горелке.

Электрод разжигает дугу, а она плавит кромки свариваемых металлов. Если между металлическими пластинами существует зазор или стоит задача создать шов, обладающий высоким сопротивлением на разрыв и излом, то применяют присадочную проволоку. Ее диаметр выбирают в зависимости от толщины изделия и сварного шва. При ручной сварке проволоку в зону плавления подает сварщик.

Качественный шов обеспечивает сварка аргоном с поддувом. Это осуществляется подачей защищающего газа к другой стороне шва.

Аргонодуговая сварка с поддувом имеет следующие режимы:

• автоматический;
• полуавтоматический;
• ручной.

В первом случае аргоновая сварка с поддувом осуществляется полностью автоматически. Прокладывание траекторий, по которым перемещаются электрод и присадочная проволока, — функция аппарата. При полуавтоматическом режиме оператор регулирует сварку с помощью аппарата, а подача проволоки происходит автоматически. При ручном режиме автором процесса является сварщик.

В ручной аргонодуговой сварке не пользуются электродами с покрытием, поскольку защитой является инертный газ. Высокую температуру обеспечивает электрическая дуга. Покрытый электрод не обеспечивал бы необходимого уровня защиты. Кроме того, в отсыревших электродах может скопиться водород, что наносит урон качеству шва.

Автоматическая аргонодуговая сварка работает по такому же принципу, как и ручная. Отличие состоит в том, что управление происходит с помощью автоматов. Оператор устанавливает необходимую программу, и техническое оборудование начинает работать по заданным параметрам. Автоматическая система также подает проволоку с установленной скоростью.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом предполагает, что розжиг дуги возникает при соприкосновении электрода с металлом. Когда применяются неплавящиеся электроды, такой способ неприменим, поскольку у аргона величина ионизации высокая и для розжига потребуется сильная искра. При использовании вольфрамового электрода для разжигания нужен дополнительный прибор — осциллятор. Он вырабатывает ток высокой частоты для импульса розжига. В процессе сварки осциллятор генерирует импульсы, которые стабилизируют дугу.

На электрод подается высокое напряжение с большой частотой импульсов. Это обеспечивает ионизацию и розжиг дуги. Применение осциллятора позволяет сварщику спокойно осуществлять сварку, как при переменном, так и при постоянном токах.

Оборудование может работать при разных режимах. Разберемся, что это — режим TIG сварки. Для сваривания применяются два способа в зависимости от вида тока: переменного или постоянного.

При ТИГ сварке переменным током после розжига роль стабилизирующего элемента, подающего импульсы при замене полярности ТИГ сварки, играет осциллятор. Это гарантирует постоянство горения дуги.

Во время TIG сварки на постоянном токе выделяемое тепло на аноде и катоде неодинаково. Для лучшего нагрева металла используют прямой вид полярности, при котором плюс на детали, а минус — на электроде. Такая полярность TIG сварки подходит для всех сплавов, исключая алюминиевых. Для них требуется сварка на переменном токе, чтобы окись на поверхности удалялась более эффективно.

Работа при постоянном токе обладает следующими преимуществами:

1. Экономичность процесса.
2. Возможность сварки на большой глубине. Шов в результате становится глубоким, но узким.
3. Увеличение скорости процесса.

При режиме TIG сварки на переменном токе смена полюсов происходит автоматически. Режимы выбирают в зависимости от свариваемых металлов.

Аргонодуговая сварка WIG/TIG

Аргонодуговая сварка – дуговая сварка в среде инертного газа аргона. Может осуществляться плавящимся или неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода обычно используется вольфрамовый электрод.

Для обозначения аргонодуговой сварки могут применяться следующие названия:

• РАД – ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,
• ААД – автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,
• ААДП – автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом.

Для обозначения аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом:

• TIG – Tungsten Inert Gas (Welding) – сварка вольфрамом в среде инертных газов
• GTAW – Gas Tungsten Arc Welding – газовая дуговая сварка вольфрамом

Общие характеристики аргонодуговой сварки

Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм Iсв = 120–240А. При силе тока Iсв больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около Iсв ≈ 100А.

Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Рисунок. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».

Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.

Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик.

Недостатки аргонодуговой сварки

Недостатками аргонодуговой сварки являются невысокая производительность при использовании ручного варианта. Применение же автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

Применение

Достоинства сварки ТИГ металлов находят ей применение в отраслях:

• машино- и приборостроение;
• пищевое производство;
• нефтяная промышленность;
• химическая промышленность;
• буровые вышки;
• строительство металлоконструкций для высотных зданий;
• каркасные конструкции из стали;
• трубопроводы;
• авиация;
• космонавтика;
• самолетостроение;
• кораблестроение.

Сварка аргоном ТИГ применяется и для менее глобальных решений. Ее нередко используют в бытовых условиях. Примером являются монтаж в автомобиль кондиционера, заделывание трещин в радиаторе машины. Во всех домах найдется кухонная посуда и металлические сушители для полотенец, изготовленные этим способом.

Такое широкое распространение сварка аргоном TIG получила благодаря тому, что при ее помощи можно сваривать, как углеродистую сталь, так и цветные металлы, сохраняя отличное качество шва.

Что такое ТИГ сварка

Если обычную конструкционную сталь можно соединить, используя обычную дуговую сварку, то для варки цветных металлов требуются отдельные способы.

Тиг сварка — это технология, которая позволяет без проблем соединить алюминиевые детали. Весь процесс проходит в защитной среде из аргона. Если воспользоваться обычным способом без газа, то шов получится некачественным. Все дело в том, что при контакте разогретого алюминия с воздухом образуется окись, покрывающая место соединения. Пленка оксида этого металла имеет более высокую температуру плавления (2000° против 650 у чистого алюминия).

Именно оборудование с использованием аргона обеспечивает правильный процесс и качество сварочного шва. Инертный газ во время подачи оттесняет кислород и расплавленный алюминий прочно соединяется в точке соприкосновения. При этом применяют вольфрамовые неплавящиеся электроды.

Преимущества и недостатки метода

К основным преимуществам относятся:

1. Вытеснение аргоном воздуха из зоны, где происходит сварка. Благодаря этому шов получается без дефектов.
2. Возможность сваривания разных металлов.
3. Высокое качество шва.
4. Невысокий нагрев деталей, что исключает их деформацию.
5. Работа с металлами, плохо поддающимися сварке.
6. Возможность работы с конструкциями разных габаритов.
7. Пожаробезопасность.
8. Отсутствие отходов.
9. Изоляция от влияния внешней среды.
10. Стабильность электрической дуги.
11. Универсальность.
12. Возможность работы с тонкими металлическими листами.
13. Небольшая зона нагрева изделия.
14. Обучение, что такое сварка ТИГ, не представляет трудности.
15. Защита поверхности от оксидной пленки.
16. Отсутствие необходимости дополнительной обработки после сваривания.
17. Хороший контроль за состоянием сварочной ванны.
18. Возможность делать наплавку при восстановительных и реставрационных работах.
19. Возможность применения прямой и обратной полярностями.
20. Компактность инвертора с этой функцией.
21. Различные режимы ТИГ сварки.

Недостатки метода:

1. Невысокая производительность.
2. Небольшая скорость процесса.
3. Высокая стоимость применяемого оборудования.
4. Наличие профессиональных навыков.
5. Неэффективность работы на сквозняке или при большой силе ветра. Приходится устанавливать специальные щиты и увеличивать подачу аргона, что приводит к его перерасходу.
6. Необходимость предварительной подготовки поверхностей.
7. Затрудненность работы в труднодоступных местах.

При условии, что недостатки не являются слишком значимыми, применение данного метода является оправданным.

Недостатки режима TIG

Аргоновая сварка очень универсальна, но не лишена недостатков. Распространенными минусами могут быть:

• Вытеснение инертного газа ветром при работе на улице. Для предотвращения этого необходимо выставлять специальные щиты, закрывающие рабочее место и увеличивать подачу аргона, что ведет к перерасходу газа.
• Предварительная очистка поверхности. В отличии от MMA, TIG требует тщательной зачистки свариваемых кромок от масла и ржавчины, а также краски. Без этого гарантированы поры в структуре шва.
• Сопло и колпачок на горелке могут мешать вести шов в труднодоступных местах. Это относится к угловым соединением с малым градусом или к работе внутри небольших пространств для руки. В первом случае увеличивают вылет иглы, что приводит к ее перегреву, а во втором — переставляют малый колпачок, но для этого приходится обрезать вольфрамовый электрод.
• TIG lift, при розжиге вне зоны шва, может оставить небольшой след на поверхности, требующий зачистки в случае если это лицевая сторона изделия.

Заточка электродов

Главным элементом в сварке является вольфрамовый электрод. За электродами для ТИГ сварки необходим постоянный уход. Он заключается в регулярной заточке его кончика. Это обеспечивает хороший сварочный шов.

Существует правило — при сварке с постоянным током кончик электрода затачивают конусообразно, а с переменным током — сферически. Длину конуса можно вычислить, удвоив значение диаметра электрода. Для устойчивости конец конуса следует слегка притупить.

Значения углов заточки электродов для TIG сварки:

• при небольшой величине тока — 10-20°;
• среднем — 20-30°;
• для тока большой величины — 60-120°.

Если угол заточки менее 20°, то сокращаются возможности электрода, а при угле более 90° горение дуги может утратить устойчивость. На нее также отрицательно влияют риски, которые возникают на поверхности при заточке.

Чтобы сделать их минимальными, TIG электроды надо затачивать вдоль. Точение происходит с помощью болгарки, мелкозернистым абразивным кругом, наждаком, вращая электрод в руке. Чтобы сделать заточку равномерной, стержень закрепляют в шуруповерте или электродрели. При этом надо устанавливать небольшие значения оборотов вращения. Для защиты от пыли следует надевать маску.

Инвертор для сварки

Понятие инвертора включает в себя устройство, функция которого — преобразование тока постоянного в переменный. Также он может изменять частоту переменного тока.

Преимущества применения сварочных инверторов:

1. Повышают эффективность при работе со сварочным аппаратом.
2. Конструкция из сваренных деталей становится более надежной.
3. Швы приобретают надежность и долговечность.
4. Компактность позволяет с легкостью переносить прибор на место работы.
5. Высокий КПД увеличивает производительность процесса.
6. Расход электроэнергии умеренный.
7. Наличие возможности регулирования плавной подачи тока.
8. Несложность управления.

Аргоновая сварка с инвертором требует особой разновидности этого прибора. В нем должна быть предусмотрена функция подключения горелки, в которой имеются шланги, с помощью которых подается газ. Аргонная сварка с инвертором дает возможность сваривать сталь на постоянном токе и алюминий на переменном.

Технологический процесс

Несмотря на то, что аргонодуговая TIG сварка требует навыка и профессиональных знаний, ее можно выполнить своими руками. Перед этим необходимо разобраться, что такое сварка ТИГ в принципе, какое необходимо оборудование, последовательность действий.

Этапы сборки сварочного аппарата:

1. Соединение осциллятора с инвертором.
2. Прикрепление к клемме со знаком плюс провода, отвечающего за массу.
3. Прикрепление к клемме со знаком минус провода, соединенного с горелкой.
4. Закрепление горелки на рукав, через который проходит газ.
5. Подготовка баллона с аргоном. Накрутка редуктора.
6. Закрепление на редукторе рукава, подающего газ.
7. Подключение инвертора к сети 220 В. Осциллятор питается от блока 6 В.

Аргонодуговая сварка своими руками в ручном режиме имеет следующий алгоритм:

1. Очистка поверхности, где будет производиться сварка.
2. Подготовка горелки к работе.
3. Подача аргона.
4. Розжиг дуги.
5. Начало сварки.

Для очистки можно использовать способы механический или химический. Заканчивать очистку надо обезжириванием. Газ следует подавать на несколько секунд раньше, чем подключать к сети источник питания. Это обеспечит появление защитного слоя.

Важно! Чтобы была создана малая сварочная дуга, электрод должен располагаться на расстоянии минимум в 2 мм от свариваемой поверхности.

После разжигания дуги можно приступать к сварочному процессу. Горелкой, находящейся в левой руке, сварщик ведет дугу вдоль шва, а правой двигает проволоку навстречу перемещению горелки. Электрод и проволока должны составлять угол примерно 90°. Недопустима резкая подача проволоки, поскольку это может привести к брызгам раскаленного металла и образованию неровного шва.

Правила безопасности

При сварке нельзя забывать о правилах безопасности. Необходимо использовать средства защиты для сварщика: маску или щиток, перчатки или краги, специальную одежду и обувь.

Все маски можно разделить на активные и пассивные. Смотровое стекло пассивных масок имеет постоянное затемнение. У активных затемнение происходит только как реакция на световую вспышку от дуги. Преимуществом этого варианта является то, что на время прекращения сварочного процесса стекло становится прозрачным и сварщик хорошо видит объект. Нет необходимости приподнимать стекло, что достаточно удобно.

Основные виды сварочных краг:

1. Брезентовые. Не востребованы, поскольку плохо выполняют основную функцию защиты рук от высокой температуры и искр. При попадании искр легко прожигаются.
2. Спилковые. Изготавливаются из специально обработанной кожи свиней или коров. Устойчивы к летящим искрам. Прочны, эластичны, гигиеничны. Не сковывают движения рук. При наличии внутри хлопчатобумажного слоя сохраняют тепло рук.
3. Войлочные. Удобны для работ при сварке.

Существуют комбинированные модели, в которых использованы разные виды материалов. Сварочные краги бывают длиной до локтя и закрывающие только кисть руки. Наличие возможности стягивания края перчатки обеспечивает дополнительную безопасность.

Костюм для сварщика должен быть изготовлен из материалов высокого качества. Он должен обладать устойчивостью к попаданию брызг расплавленного металла. Требования к костюму сварщика указаны в ГОСТе 12.4.250. Главные части костюма — куртка и брюки. Материал, из которого они сшиты, должен обладать большой теплоустойчивостью. Согласно нормативному материалу куртка должна прикрывать брюки более, чем на 20 см. Застежки закрываются клапанами. Максимальное расстояние между ними на куртке — 15 см.

В правила соблюдения техники безопасности входит электробезопасность. Баллон с аргоном должен быть расположен на расстоянии не менее 5 метров от возможных источников огня. Баллон должен быть поставлен вертикально и быть закреплен во избежания падения. Перед работой необходимо проверять состояние шлангов.

Необходимое оборудование

Аргонодуговая сварка меди и других металлов предполагает наличие особого оборудования. Минимальное техническое оснащение включает в себя:

1. Источники тока.
2. Осциллятор.
3. Инвертор.
4. Баллон с аргоном.
5. Редуктор.
6. Горелку.
7. Соединительные кабели.
8. Вольфрамовые электроды.
9. Присадочную проволоку.

Для полноценной ТИГ сварки в аппарате необходим постоянный поджиг. Самые простые источники для ТИГ сварки выдают постоянный ток. Ими можно сваривать металлы — нержавейку, черный металл, латунь, медь, бронза. Но нельзя сваривать металлы, имеющие оксидную пленку — алюминий и магний. Для них необходимо, чтобы в источнике была функция переменного тока. Это более сложные источники, имеющие функцию и постоянного и переменного тока. Для переменного тока существуют такие настройки, как баланс тока.

В современных моделях существуют источники с режимами для разных толщин материала, различных пространственных положений. Самая распространенная функция — пульсовый режим. Одна из характеристик — частота пульса. Существуют источники с частотой пульса до 15 тысяч Гц. Чем больше частота, тем выше функциональность.

При выборе аппарата для TIG сварки надо определиться, где он будет использоваться и для каких целей. Это определит наличие нужных функций:

• напряжение источника питания;
• наличие режимов с постоянным и переменным током;
• возможность смены полярности;
• наличие режима для стали с высокой вязкостью;
• способность долгое время сваривать металл, имеющий большую толщину;
• нахождение в комплекте горелки с водяным охлаждением;
• наличие охлаждения стационарного вида;
• наличие возможности контроля работы с помощью дисплея;
• возможность работы на производственных линиях.

К достоинствам относятся и дополнительные функции:

• наличие возможности бесконтактного поджога дуги;
• DOWN POST GAS — позволяет плавно производить отключение дуги;
• BALANCE — возможность изменения баланса полярности при сварке переменным током.

Существует много моделей сварочных аппаратов для ТИГ сварки. Модель TIGER 170 DC опережает конкурентов по соотношению веса прибора и производительности. Аппарат имеет широкие возможности применения — от стальных листов толщиной 0,2 мм до 6 мм. Дополнительная функция регулировки значения тока позволяет сваривать тонкие листы без прожогов. Аппарат имеет микропроцессорное управление и большой объем памяти. Простой и удобный интерфейс позволяет устанавливать нужные параметры и режимы.

Аппарат HAMER TIG-200DC может работать в двух режимах. Это вариант для сварки черных металлов и нержавеющей стали. Главное достоинство — невысокая цена в сочетании с наличием всех необходимых функций.

Сварочный аппарат ELAND TORS-200 имеет похожие характеристики. В наличии — большее количество дополнительных функций. Отличительная черта — комплектация приспособлениями и расходными элементами для работы, как для ТИГ, так и для MMA сварках.

В ГОСТе 5.917-71 изложены требования к ручным горелкам для аргонодуговой сварке. Согласно этому нормативному документу должны применяться горелки типа РГА. Наиболее распространенные модели — РГА-150 и РГА-400. Выбор для TIG сварки диаметра и толщины электрода зависит от вида свариваемых металлов.

Как настроить импульсный режим TIG аппарата

Значения импульсного режима зависят от вида и толщины металла. Рекомендуемые параметры приведены в таблице ниже. Обратим внимание на то, что эти значения – базовые. Они требуют дополнительной настройки. Для каждого металла и вида соединения оптимальные параметры подбираются опытным путем.

Таблица. Параметры импульсной сварки в зависимости от вида и толщины металла

Вид металла	Толщина металла, мм	MAX сила тока, А	MIN ток, А	Частота импульса, ГЦ	Баланс импульса, %
Стальные сплавы	0,8	30 — 40	10 — 20	20 — 40	20 — 30
1,0	40 — 50	15 — 20	5 — 15	20 — 40
2,0	70 — 90	35 — 50	2-20	30 -50
Алюминий	2,0	60 — 80	30 — 40	2 — 20	20 — 40
3,0	110 — 130	50 — 60	1 — 5	30 — 60
4,0	130 — 150	70 — 80	1 — 10	30 — 60

Ошибки при ТИГ сварке

Основная ошибка — быстрое сгорание электрода. Это может произойти из-за неправильной полярности выбранного режима, маленькому расходу газа, плохо подобранному диаметру вольфрамового электрода. Может произойти загрязнение сварочного шва вольфрамом. Причина — попадание электрода в сварочную ванну и начало его плавления там.

Шов плохого качества может получиться при наличии конденсата на металле, неисправности шлага или его неплотного прилегания, недостаточного поступления газа, плохой предварительной очистке поверхности. Нестабильность дуги может образоваться вследствие неправильной полярности, загрязненности электрода, слишком длинного его размера.

К распространенным ошибкам относится изменение цвета шва и появление желтого дыма. Причиной является чересчур быстрое отключение аргона. Отключают газ через 10 секунд после того, как погаснет дуга.

Аргонодуговая сварка TIG — что это?

Аббревиатура, используемая для обозначения данного вида сваривания металлических элементов, имеет перевод с английского как «вольфрам и инертный газ». Это отражает суть сварочного процесса — электрическая дуга горит в среде инертного газа.

Основным элементом является вольфрамовый электрод. Его температура плавления немногим меньше 4000°C. Благодаря этому возможна работа практически со всеми видами стали. Электрод является не плавящимся, а лишь требует периодической заточки для точной и аккуратной работы ведения шва. Вольфрамовый элемент помещается в специальную цангу и фиксируется в горелке. Лишняя длина электрода, незадействованная в процессе выполнения шва, находится в специальном колпаке, для предотвращения замыканий об массу.

На конце горелки имеется керамическое сопло, по центру которого расположен электрод, а по окружности подается инертный газ. Роль последнего выполняет аргон. Без его участия в сварочную ванну попадает окружающий воздух и это приводит к выделению водорода и пористости шва при кристаллизации затвердевающего металла. Подобные явления можно увидеть на видео в интернете. Кнопка на горелке запускает подачу газа и напряжения.

Зажженная дуга начинает плавить кромки свариваемого металла. Если две части изделия расположены вплотную друг к другу, то для получения герметичного шва достаточно только этого металла. Если между пластинами имеется зазор, или требуется крепкий шов для сопротивления на разрыв и излом, то дополнительно используется присадочная проволока. Она подается в зону плавления свободной рукой сварщика.

Защита обратной стороны шва — Энциклопедия по машиностроению XXL

Отпуск 625° — 91,0—100,0 102,5—116 115—132 9,0—10,5 7,0—9,75 С защитой обратной стороны шва  [c.120]

Состояние поставки (закалка + старение 425° С) — 110,0—114,0 107,0—119,0 118—130 9 0—11,0 1,7—3,25 Без защиты обратной стороны шва  [c.120]

Ручная аргонодуговая корня шва на весу Надежное формирование корневого слоя. Защита обратной стороны шва аргоном  [c.276]

При толщине листов до 3 мм сварку проводят за один проход на подкладках из металлов с низкой теплопроводностью (обычно из высоколегированной стали). Они служат и для защиты обратной стороны шва. С этой точки зрения нахлесточные, угловые и тавровые соединения менее технологичны. Производительность сварки вольфрамовым электродом можно повысить в 3…5 раз, если использовать трехфазную дугу или погруженный электрод (табл. 8.20).  [c.257]

Наилучшая защита осуществляется при создании ламинарного потока инертного газа, для обеспечения которого в насадку закладывают сетчато-пористый материал. Для защиты обратной стороны шва используют специальные подкладки и насадки (рис. 12.8).   [c.471]

Норма расхода защитного газа, рассчитанная по формуле (9), при сварке коротких швов (менее 50 мм) и при сварке мелкой арматуры диаметром менее 20 мм должна быть увеличена на 20% [13]. Расход газа на прихватку составляет примерно 20% общего расхода газа на узел (изделие). При сварке с применением газовой защиты обратной стороны шва дополнительный расход газа определяется умножением оптимального расхода газа дг в формуле (10) на коэффициент 1,3—1,5.  [c.29]

В удельных нормах расхода материалов при сварке титановых сплавов расход аргона для защиты обратной стороны шва принят равным Q,Ьq расход аргона для защиты остывающего металла продольных швов 0,75сварке титановых сплавов в камерах с контролируемой атмосферой расход аргона на изделие составляет 1,5 объема камеры.  

[c.103]

Ручная сварка покрытыми электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности с местным подогревом до 250—-300°С. Сварка ведется быстро короткой дугой без поперечных колебаний-конца электрода Стыковые соединения свариваются на графитовых или металлических подкладках. Для защиты обратной стороны шва от окисления в канавку подкладки насыпают флюс, представляющий собой шихту электродного покрытия.  [c.143]

I — сварной шов 2 — козырек для защиты наружной стороны шва 3 — свариваемое изделие 4 — козырек для защиты обратной стороны шва  [c.150]

Приспособления для защиты обратной стороны шва  [c.116]

Рпс. 8. Конструктивные схемы защиты при аргоно-дуговой сварке труб из титана и других активных металлов [541 а — защита наружной стороны стыка б — защита обратной стороны шва при сварке стыков в — дополнительные способы улучшения защиты 1 — газозащитная приставка 2 — горелка с уширенным ламинарным потоком 3 — горелка с дополнительным поддувом 4 — дополнительная микрокамера 5 —эластичная камера  

[c.358]

Для защиты обратной стороны шва наиболее целесообразно применять стальные подкладки с поддувом аргона (фиг. 213). Защита  [c.528]

Качество шва при сварке в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки атмосферного воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливается в зависимости от состава, толщины свариваемого материала, типа сварного соединения и скорости механизированной сварки. Соединения (рис. 7, а и б) для достаточной защиты требуют нормального расхода газов. Типы соединений на рис. 7,в и г требуют повышенного расхода защитного газа, поэтому при сварке этих соединений рекомендуется применять экраны (рис. 8). Защиту обратной стороны шва от окисления производят подкладками или защитным газом, подаваемым различным образом (по канавке, в подкладке и т. д.). Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки показано на рис. 9.  

[c.321]

Для сварки изделий из титановых сплавов все шире применяют герметичные камеры с контролируемой атмосферой. Имеется положительный опыт сварки изделий в камерах больших габаритов, где может находиться сварщик. Такие камеры весьма эффективны при сварке конструкций из титановых сплавов со швами, выполняемыми вручную, для которых защита обратной стороны шва затруднена или невыполнима.  [c.84]

Способы защиты обратной стороны шва от вытекания расплавленного металла  [c.104]

Для защиты обратной стороны шва от окисления необходимо предусмотреть подачу газа или подкладку.  [c.149]

При сварке с применением газовой защиты обратной стороны шва дополнительный расход газа должен составлять 30—50% от расхода на сварку.  

[c.423]

Для ограничения высоты местных сквозных проплавлений, а также для защиты обратной стороны шва от окисления, сварку магниевых сплавов целесообразно производить в приспособлениях с подкладками из нержавеющей стали.  [c.526]

Аргоно-дуговая или гелиевая сварка вольфрамовым электродом (ручная и автоматическая). Основные режимы сварки аргон или гелий чистотой не менее 99,7% с содержанием кислорода не более 0,05%, азота не более 0,23%. Необходимо применять подкладки и газовую защиту обратной стороны шва от окисления. Ток постоянный, полярность прямая. Сила тока — от 40 да 140 а при сварке  [c.344]

Для защиты обратной стороны шва от действия воздуха используют медные и стальные подкладки. При этом во время сварки струю аргона подводят также под нижнюю поверхность кромок свариваемых листов, для чего в подкладке делают канавку, расположенную вдоль линии шва.  

[c.130]

При сварке на воздухе со струйной защитой наддув инертного газа необходим при остывании вплоть до 200 °С. Расход аргона для металлов толщиной 1…2 мм на защиту зоны сварки и остывающих частков соединений составляет 16 л/мин, на защиту обратной стороны шва — 5 л/мин.  [c.152]

Защита обратной стороны шва имеет большое значение при сварке некоторых сплавов и высоколегированных сталей ввиду их активного взаимодействия с воздухо.м. Для защиты применяют псд-кладки с обратной стороны шва, изготовляемые из меди (при сварке сталей и жаропрочных сплавов) или из нержавеющей стали (при сварке титана и легких сплавов). Применяют также защиту поддувом аргона или другого инертного газа (при сварке труб и сосудов), защиту флюсом-пастой, которая наносится тонким слоем на обратную сторону свариваемых кромок.  [c.165]

При использовании указанного стенда для сварки воздухопроводов из нержавеющей стали или листового алюминия применяют медные подкладки и поддув инертного газа для защиты обратной стороны шва. Режимы сварки указаны в соответствующих главах учебника.  

[c.321]

Толщина материала, мм для защиты дуги для защиты обратной стороны шва Число прохо- дов  [c.317]

Для предупреждепия попадания в металл окисной пленки с обратной стороны кромок сварку следует вести с полным проплав-лепием KpoMOJ , на подкладках из металлов с малой теплопроводностью (обычно из высоколегированной стали). Они также служат и для защиты обратной стороны шва. С этой точки зрения нахлес-точные, угловые и тавровые соединения менее технологичны.  [c.351]

Защиту обратной стороны шва производить плотно подгоняемыми медными, стальными подкладками или оста-юиишися подкладками из технического Ti, поддувом А г в специальные канавки в подкладках или в устанавливаемые карманы вдоль сварного шва.  

[c.108]

Непосредственно перед сваркой свариваемые кромки зачищались войлочным кругом с нанесенным на него наждачным порошком. Сварка образцов производилась неплавящимся электродом автоматом АДСВ-2 в приспособлении, обеспечивающим жесткое закрепление образцов. При сварке применялась медная подкладка, в конструкции которой предусматривалась возможность защиты обратной стороны шва аргоном. Питание дуги осуществлялось от генератора ПСГ-500.  [c.118]

Для конструкций из сплавов на основе титана рекомендуется применять тииы соединений, показанные на эск. 1, 3, 4, 9, 10, 11 и 16 при этом конструкция деталей должна допускать возможность создания при сварке газовой защиты обратной стороны шва.  [c.282]

Стыки аустенитных труб рекомендуется сваривать с поддувом аргона внутрь труб для защиты обратной стороны шва. При сварке стыков труб из перлитных сталей поддув защитного газа (аргона или углекислого газп) внутрь труб следует производить лишь в случае отрицательной температуры воздуха.  

[c.657]

Защита обратной стороны шва. При сварке стыковых соедн нений в среде защитных газов обратная сторона (корень) шва подвергается окислению воздухом. Защита обратной стороны шва от контакта с воздухом во всех случаях сварки металлов в стык улучшает формирование обратного валика и предупреждает его окисление. При сварке сталей, склонных к образованию пор, защита обратной стороны значительно уменьшает пористость.  [c.105]

Вместо поддува аргона в последнее время применяют специальные флюсы-пасты для защиты обратной стороны шва. При сварке изделий сложной конфигурации осуществляют общую защиту сварного соединения и изделия в камерах (типа ВКС-1, ВЧАС, ЧСКА-Ч и др.) с контролируемой атмосферой и в специализированных боксах (обитаемых камерах) с обеспечением в них условий для работы ййарщиков.  [c.418]

О влиянии размеров сопел и приставок можно судить по изменению твердости (фиг. 181). Для защиты обратной стороны соединения газ подается в канавку стальной или медной подкладки (см. фиг. 179). При сваркв емкостей и трубопроводов внутреннюю полость можно целиком заполнять газом. Плотно прилегающая металлическая подкладка (остающаяся или временная) также может в достаточной мере защитить обратную сторону шва от взаимодействия с воздухом. Для сокращения времени взаимодействия нагретого металла с во.здухом можно усиливать теплоотвод с помощью массивных прижимов. Об эффективности различных способов защиты судят по их влиянию на пластичность шва (фиг. 182).  

[c.544]

Толшина материала в лш Сварочный ток ь а Снорость сварни в м1час Устано-почпая длина дуги в мм для защиты дуги ЛЛЯ защиты остывающего шва 1 для защиты обратной стороны шва  [c.550]

Основным преимуществом сварки титана под флюсом является высокая производительность процесса. Этим способом можно выполнять стыковые, угловые и нахлесточные швы при толщине металла >3 мм. Защиту обратной стороны шва осуществляют применением остающейся флюсомедной подкладки или флюсовой подушки. Сварку можно проводить с использованием стандартной сварочной аппаратуры ток постоянный обратной полярности. Применяют бескислородные флюсы АНТ-1 АНТ-3, АНТ-5,. АНТ-7 системы Сар2 — B I2 — NaF. Флюс перед )т10треблением необходимо высушить при 200…300 °С. Содержание влаги во флюсе не должно превышать 0,05 %. Высота слоя флюса должна быть не меньше вьшета электрода. Вылет электродной проволоки следует ограничивать более строго, чем при дуговой сварке в инертных газах, во избежание перегрева проволоки, загрязнения металла шва газами и ухудшения стабильности процесса. Режимы сварки приведены в табл. 11.31. Для автоматической сварки титана больших толщин (>15 мм) рекомендуются сварка на более высоких плотностях тока и двухдуговая сварка.  

[c.139]

Для выбора величины тока при сварке в гелии рекомендуется принимать приближенное соотношение 1 А на 0,03 мм провара. Для вольфрамового электрода диаметром 3,2 мм оптимальные параметры режима сварки следующие /св = 125…135 А С/д = 14…18 В Уев = 10 м/ч. При сварке на воздухе с газовой струйной защитой для металла толщиной до 12,5 мм рекомендуется такой средний расход гелия в горелку и для защиты остывающего сварного соединения 24 л/мин, на защиту обратной стороны шва 8 л/мин. Защиту шва необходимо осуществлять при охлаждении до 370 °С. При скорости сварки до 25 м/ч (7,0 10 м/с) длина насадки к горелке должна быть >27 мм. Материал присадочной проволоки обычно соответствует составу свариваемого сплава. Часто используется проволока из сплавов типа циркаллой.  [c.148]

---

Сварка аргоном на заказ | СПб | Москва | Россия | Расчёт | Проектирование | Цены | Фото | Видео

Сварка аргоном на заказ | СПб | Москва | Россия | Расчёт | Проектирование | Цены | Фото | Видео | Отзывы

Завод алюминиевых конструкций СГР

Россия

Санкт-Петербург

Санкт-Петербург, ул. Громова, д. 4

+7 (812) 502 11 92

Почему сварка аргоном настолько популярна?

Газ надёжно защищает шов от внешних воздействий. Поэтому соединение получается качественным — без дефектов.

Наибольшим спросом пользуется сварка в аргоне полуавтоматом. Такой метод позволяет оптимизировать технологический процесс, так как сварочную проволоку подаёт аппарат, а не сварщик. Это способствует увеличению скорости работы и образованию более ровного шва.

Услуги сварки аргоном в СГР

Аргонодуговая сварка — специализация сотрудников нашего завода.

Мы производим сварку в аргоновой среде как постоянным, так и переменным током. Этот зависит в первую очередь от обрабатываемого металла. Например, алюминий лучше варить переменным током, а если постоянным — то только с применением обратной полярности.

Сварка аргоном с поддувом осуществляется в следующей последовательности:

• сначала зона сварки очищается;
• потом подаётся аргон для создания защитного слоя и производится розжиг дуги;
• затем выполняется сварной шов.

Благодаря точечному воздействию на конструкцию аргонодуговая сварка позволяет производить ремонт металлических изделий сложной формы.

Сварка аргоном подходит и для труб — даже если качество шва будет проверяться рентгеном.

Требуется аргоновая сварка? Обращайтесь к нам!

Мы осуществляем сварку аргоном различных изделий:

Аргонодуговая сварка отлично подходит для проката из алюминия и других «сложных» металлов — например, нержавейки.

Сварка аргоном листового материала

Сварка металлических листов — сложный технологический процесс. Главным образом из-за того, что они легко деформируются. Считается, что если материал тонкий, его нужно варить вручную. Если толстый — полуавтоматом. Но на самом деле и тонкий металл можно сваривать полуавтоматом, если применяется современное оборудование с возможностью точной регулировки параметров.

Сварка аргоном профиля

Если соединяются элементы одинаковой толщины, можно использовать ручную или полуавтоматическую сварку неплавящимся электродом. При сварочных работах полуавтоматом важно в каждом конкретном случае правильно выставлять скорость подачи проволоки.

Сварка аргоном труб

Аргонодуговая сварка даёт возможность создавать прочные швы, даже если трубы располагаются под углом друг к другу.

Нужно подготовить трубы к сварочным работам — убедиться, что нет дефектов, удалить загрязнения, очистить кромки. Также на финальном этапе нужно осуществить контроль качества сварных стыков (операционный, визуальный), провести механические испытания.

Сварка аргоном в СГР

В среде аргона можно производить разные виды сварочных работ — в любом случае качество швов будет высоким. Процесс сварки включает в себя следующие этапы.

Расчёт сварки аргоном

Чтобы грамотно провести сварочные работы, необходим предварительный расчёт. Прочность сварных швов определяется двумя методами: по предельным состояниям и по допускаемым напряжениям.

В первом случае выясняется, какой силы должно быть воздействие для того, чтобы изделие перестало соответствовать эксплуатационным требованиям.

Во втором — расчёт допускаемых напряжений происходит на основании характеристик используемых материалов.

Проектирование изделий для дальнейших сварочных работ аргоном

Проект производства сварочных работ очень важен.

От того, насколько он будет продуманным, зависит успех всего мероприятия по созданию металлоконструкции.

Проектирование сварной конструкции производится так:

• после получения техзадания подрядчик предлагает несколько вариантов его выполнения;
• составляются эскизные проекты, подбирается материал конструкции, способ производства сварочных работ;
• проекты сравниваются между собой;
• для выбранного варианта проекта подготавливаются чертежи и другая техническая документация, прописываются условия для сборки, тестирования и ввода в эксплуатацию изделия.

Организация и выполнение услуг сварочных работ

Производство сварочных работ в среде аргона — сложный технологический процесс. Здесь огромное значение имеет профессионализм сварщиков.

Каждый из наших специалистов имеет свидетельство о допуске, выданное Российским Морским регистром. К качеству сварки со стороны этой организации предъявляются серьёзные требования. Чтобы получить такой сертификат, необходимо пройти испытания в соответствии с международными и/или национальными стандартами (EN 287, ИСО 9606, ASME Sec. ГХ, ANSI/AWS D1.1).

Наши специалисты могут провести сварку любой сложности аргоном — выполнить как крупные, так и мелкие сварочные работы. В любом случае высокое качество изделий гарантировано!

Вам нужны услуги сварочных работ аргоном? Обращайтесь к нам!

Сварка аргоном — цена в СПб

От чего зависит стоимость сварочных работ в среде аргона?

Прайс-лист на сварку аргоном формируется на основании следующих факторов:

• тип материала;
• метод сварки;
• характеристики используемых электродов.

От чего зависит стоимость сварочных работ в среде аргона?

Обычно цены на сварку аргоном рассчитываются за 1 см и прайс изменяется в зависимости от площади соединяемых поверхностей. Однако стоимость может повышаться, если свободный проход к конструкции затруднён, а также необходимо использование дополнительных приспособлений: люлек, подмостей и т.д.

Хотите знать, сколько будет стоить сварка? Звоните! Наши менеджеры обязательно сориентируют вас по расценкам и при необходимости произведут расчёт стоимости сварочных работ для сложных проектов.

Сварка аргоном на заказ

Хотите купить сварку аргоном? Найти надёжную компанию непросто. Обращаясь к нам, вы можете быть уверены в высоком качестве изготавливаемых изделий!

Сварка аргоном примеры

Сварка аргоном фото

Сварка аргоном — отзывы

Заказываем здесь алюминиевые конструкции для театральных декораций, кач-во супер!

Георгий

тут работают отличные сварщики, по Питеру лучше не найти ИМХО

Алиса

Огромная благодарность от всего коллектива нашей компании за продуктивное сотрудничество. Специалисты завода — настоящие профессионалы!

Альберт

Технология ручной аргонодуговой сварки — Cварочные работы

Технология ручной аргонодуговой сварки

Ручную аргонодуговую сварку применяют для выполнения корня шва технологических трубопроводов из углеродистых, низко-, среднелегированных и легированных сталей диаметром до 100 мм с толщиной стенки не более 10 мм.

Рис. 54. Схемы взаимного расположения валиков при многослойной сварке.
а —толщина стенки трубопровода до 4 мм; б — то же, 4—7 мм; в — то же, 8—10 мм; 1—1 — последовательность наложения валиков; 1 — при сварке всего сечения; 11 — при сварке корневого шва

Дальнейшее заполнение разделки производят ручной сваркой покрытыми электродами и механизированными способами. При монтаже технологических трубопроводов из хромоникелевых сталей также используют аргонодуговую сварку. У трубопровода с толщиной стенки до 3 мм стык сваривают только аргонодуговой сваркой, а при толщине более 3 мм выполняют только корень шва, а дальнейшее заполнение разделки можно производить аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой, ручной сваркой покрытыми электродами или механизированными способами сварки. При зазоре между трубами не более 0,5 мм корневой шов можно сваривать без присадочной проволоки, а при большем зазоре — с присадочной проволокой. В дождливую и ветреную погоду аргонодуговую сварку необходимо вести в специальных укрытиях.

Число, последовательность наложения и взаимное расположение сварных валиков при многослойной сварке вертикальных и горизонтальных швов приведены на рис. 54. Взаимное расположение горелки и присадочной проволоки при сварке горизонтального и вертикального стыков показано на рис. 55. Угол между электродом и радиусом трубы в месте сварки зависит от качества защиты и конструктивных особенностей горелки.

Рис. 55. Взаимное расположение горелки и присадочной проволоки
а — сварка вертикального стыка в обычных условиях; б— то же, горизонтального стыка; в — сварка с удлиненным мундштуком горизонтального стыка в стесненных условиях; 1 — направление подачи проволоки; 2 — направление сварки

Рис. 56. Схема движения горелки
а — вертикальный стык; б — горизонтальный стык; 1 — направление сварки; 2 — направление подачи проволоки; 3 — траектория движения конца электрода при наложении корневого шва; 4 — то же, при наложении последующих слоев

Для горелок АГМ-2 и АГС-3 этот угол может меняться в пределах 0—70°, для остальных горелок (АР-3, МГ-3 и др-) с канальной схемой истечения газов — в пределах 0—25°. Присадочная проволока при аргонодуговой сварке должна подаваться в сварочную ванну навстречу движению горелки, а горелка должна двигаться справа налево. Корневой шов сваривают с амплитудой колебания горелки и присадочной проволоки 2—4 мм. При наложении последующих слоев горелка должна совершать колебательные поперечные движения (рис. 56) с амплитудой 6—8 мм. Оплавляемый конец присадочной проволоки должен всегда находиться под защитой аргона. Нельзя резко подавать конец проволоки в сварочную ванну.

Ручная аргонодуговая сварка должна осуществляться при возможно короткой дуге (не более 1—3 мм) постоянным током обратной полярности. Зажигание и гашение дуги необходимо выполнять на свариваемой кромке или на сваренном шве на расстоянии 20—25 мм позади кратера. Подача аргона из горелки начинается на 15—20 с раньше момента зажигания дуги и прекращается через 10—15 с после обрыва дуги. В течение этого времени струю аргона следует направлять на место начала сварки или на кратер. Особое внимание должно быть уделено провару корня шва и заделке кратера. Для заделки кратера рекомендуется применять дистанционное управление источником питания сварочной дуги. При его отсутствии кратер заделывают путем ввода в него капли расплавленного металла присадочной проволоки с одновременным ускорением отвода горелки от стыка до естественного обрыва дуги. При сварке без присадочной проволоки кратер заделывают путем ускоренного отвода горелки в сторону, противоположную направлению сварки, и быстрого возвращения горелки на прежнее место. После сварки корневого шва проверяют его качество. При обнаружении трещин дефектный участок удаляют узким наждачным кругом и снова заваривают с присадочной проволокой. Корневой шов с применением расплавляемой вставки сваривают без присадочной проволоки с обязательным расплавлением вставки на всю глубину и по всему периметру сварного соединения.

Количество аргона, подаваемого в трубопровод небольшого диаметра для продувки, не превышает 3—. 4 л/мин. По мере увеличения диаметра трубопровода и его длины время продувки увеличивают независимо от расхода газа. Для экономии аргона заполняют не всю полость трубопровода, а только прилегающий к сварному шву его объем. Для этого устанавливают специальные заглушки (рис. 57). Установив заглушки вблизи стыка и подавая аргон через подводящий рукав, образовавшуюся полость заполняют защитным газом. Однако этот способ защиты имеет ряд недостатков. Если учесть, что на поддув идет более 50 % аргона, расходуемого на защиту сварочной ванны, то защита обратной стороны корня шва дорогостоящим аргоном обходится в 2 раза дороже, чем процесс сварки стыка. Стоимость поддува возрастает за счет изготовления и установки заглушек. Кроме того, поддув аргона неудобен и дорог тем, что для сварки замыкающих стыков часто приходится заполнять газом весь трубопровод. Указанные недостатки позволяет устранить флюс-паста, которую наносят на обратную сторону шва (рис. 58) до прихватки в защищенном от атмосферных осадков месте при положительной температуре. Полное высыхание флюс-пасты происходит через 15—20 мин после нанесения ее на кромки стыка. Высыхание флюс-пасты контролируют визуально. При высыхании она изменяет цвет с интенсивно черного на темно-серый.

Рис. 58. Схема нанесения флюс-пасты

Рис. 59. Схемы установки нагревательных устройств
а — из двух поясов ГЭН; б — из четырех поясов ГЭН; в — из одного КЭН; г — из двух КЭН; д — гибкий индуктор из голого медного провода; е — одно-пламенная универсальная горелка; ж — кольцевая многопламенная горелка

Для подогрева стыков применяют гибкие нагревательные элементы типа ГЭН, комбинированные нагревательные элементы типа КЭН (рис. 59), гибкие индукторы из голого медного провода марки М или М1Т сечением 180—240 мм2 с 8—12 витками и газопламенные горелки.

Одноплеменными универсальными горелками подогревают стык после установки воронок из листового асбеста, которые крепят металлическими хомутами. Нагрев следует выполнять нейтральным пламенем. Число одновременно работающих горелок не ограничивается и определяется из условия обеспечения равномерного нагрева по окружности свариваемого стыка. Кольцевые многопламенные горелки устанавливают концентрично по отношению к трубе с двух сторон от подогреваемого стыка.

Температуру нагрева определяют с помощью термоэлектрических термометров или термоиндикаторов. Горячий спай термоэлектрического термометра закрепляют на подогреваемом соединении зачеканкой с помощью бобышки, зачеканкой V-образной бобышки, креплением болтом и гайкой с прорезью, приваркой или приваркой с помощью наплавленной бобышки. Место крепления горячего спая необходимо изолировать от прямого воздействия тепловых лучей сварочной дуги асбестовой или кремнеземной тканью. При подогреве трубопроводов из закаливающихся сталей термопару необходимо крепить болтом и гайкой с прорезью. Для контроля температуры термоиндикаторами зачищают площадку размером 40X15 мм на расстоянии 10—15 мм от кромки трубы, на которую наносят термоиндикаторами штрихи шириной 7—8 мм и длиной 25—30 мм. При сварке с подогревом температуру следует контролировать в течение всего процесса подогрева и сварки, а в случае последующей термической обработки без перерыва между ними; температуру необходимо контролировать автоматическими самопишущими потенциометрами.

При изготовлении технологических трубопроводов стыки сваривают в поворотном и неповоротном положениях.

Рис. 60. Схема сварки корневого шва за два поворота
1—4 — последовательность сварки

Рис. 61. Порядок сварки неповоротного стыка
а — корневого шва; б — второго и последующих слоев; 1—4 — последовательность наложения слоев

Рис. 62. Порядок сварки неповоротных стыков двумя сварщиками
а — корневой шов; б — второй и последующие швы; I — первый сварщик; II — второй сварщик; 1—6 — последовательность сварки

При сварке поворотных стыков ось трубопровода мо-жет располагаться вертикально или горизонтально. Если вращение стыка затруднено, сварку корневого шва выполняют за два поворота (рис. 60). Направление и порядок сварки корневого слоя вертикального и горизонтального неповоротных стыков показаны на рис. 61. Длина заваренных участков не должна превышать 200 мм. При большей длине участка его следует сваривать об-ратноступенчатым способом. Стыки трубопроводов из мартенситных и мартенситно-ферритных сталей диаметром до 219 мм независимо от толщины стенки должен сваривать один сварщик. Стыки большего диаметра сваривают одновременно два сварщика. Для поддержания необходимого температурного режима по всему периметру стыков трубопроводов диаметром более 800 мм сварку могут вести две пары сварщиков, работающих попеременно. Порядок наложения валиков первого и последующих швов при сварке вертикального стыка показан на рис. 62. Порядок сварки одним сварщиком горизонтальных стыков трубопроводов диаметром до 219 мм приведен на рис. 63. Порядок сварки горизонтальных стыков двумя сварщиками показан на рис. 64.

Трубопроводы из мартенситно-ферритных сталей сваривают при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °С, а элементы трубопроводов из стали 15ХМ — при температуре не ниже —10 °С с подогревом до 250— 300 °С независимо от толщины стали. Допустимый перерыв между окончанием сварки и началом термообработки должен соответствовать требованиям проекта производства сварочных работ. В процессе сварки не допускается перегрев стыка труб из аустенитной стали. Если основной металл на расстоянии 20—25 мм от линии сплавления нагрелся выше 100°С, надо сделать перерыв в сварке или, не прерывая сварки, охладить стык струей сжатого воздуха.

При сварке разнородных сталей одного структурного класса, но разной степени легирования технологию и режимы выбирают для более легированной стали. Если сваривают разнородные стали различных структурных классов, технологию и режимы выбирают таким образом, чтобы обеспечить минимальное проплавление основного металла. При сварке коррозионностойкой и жаропрочной стали, содержащей 12% хрома, с высокохромистыми хромоникелевыми сталями температуру подогрева выбирают близкой к применяемой для однородных соединений из стали с 12% хрома.

Читать далее:
Сварочные флюсы
Сварочные электроды
Общие сведения о сварке арматуры
Противопожарные мероприятия при сварке
Безопасность труда при сварке технологических трубопроводов
Безопасность труда при сварке строительных металлических и железобетонных конструкций
Защита от поражения электрическим током при сварке
Техника безопасности и производственная санитария при сварке
Управление качеством сварки
Статистический метод контроля

Флюс паста для сварки

Одним из основных факторов, которые влияют на работоспособность сварочного соединения, является форма корня и всего шва. Для формирования корня шва при сваривании труб и трубопроводов, в случае, если позволяют условия, используются монтируемые или съемные подкладки. Механизированное и аргонодуговое сваривание труб диаметром до 600 миллиметров в основном производится без подкладных колец. Формирование корня шва, а также обратного валика может происходить на весу, а качество сварочного соединения обеспечивается благодаря высокой квалификации сварщиков и точности режимов сваривания, которые применяются в процессе. Защита обратной стороны сварочного шва в подобных случаях осуществляется с помощью поддува защитного газа изнутри свариваемой трубы или трубопровода. При аргонодуговом сваривании труб из нержавеющей стали, около 30 – 50% аргона, который используется при сваривании, расходуется на поддув. Помимо этого, для того чтобы осуществить поддув аргона, требуется изготовить большое количество заглушек со шлангами, а также произвести их установку и демонтаж. Данная грань сварочного процесса усложняет сваривание и делает его более дорогостоящим. Перспективным способом для замены поддува является использование защитных и формирующих флюс-паст. Флюс-паста зачастую применяется как пастообразный материал и наносится на свариваемую кромку с обратной стороны. Температура плавления флюса ниже температуры плавления основного металла и поэтому она расплавляется быстрее, чем основной металл. При плавлении, компоненты, входящие в ее состав, разлагаются и образовывают газовую защиту сварочного процесса, а флюс-паста образовывает шлаковую защиту. Из-за этого при сваривании жидкий металл в сварочной ванне удерживается на весу, благодаря чему обеспечивается защита и формирование обратного валика сварочного шва без трещин и прожогов. При сваривании трубопроводов из нержавеющих сталей, в которых содержится более 25% Nine, используется для защиты корня сварочного шва специальная флюс-паста ESAB StainFlux. Она полностью заменяет аргон, применяемый для поддува и защиты корня сварочного шва. Сваривание с использованием флюс-пасты ESAB StainFlux не приводит к выгоранию легирующих элементов, имеющихся в металле. Также она не ухудшает механические свойства и коррозионную стойкость сварочного шва. Флюс-пасту изготавливают из сухой шихты и жидкой связывающей. Шихта ESAB StainFlux обязательно поставляется к потребителю в плотно закрытой таре весом 450 граммов. Флюс-пасту приготавливают с помощью тщательного перемешивания шихты и связывающего элемента (спирта) до получения однородной массы, похожей на сметану. В дальнейшем ее можно использовать для сваривания, но помнить о том, что ее, ни в коем случае нельзя смешивать с водой.

Сварка аргоном

Существует множество способов плавления металлов, а стало быть и видов сварки — от относительно примитивной газовой до сложной высокотехнологичной роботизированной с помощью лазера. Огромные валы сваривают при помощи трения, сложные массивные конструкции в ряде случаев соединяют при помощи управляемого взрыва, а железнодорожные рельсы намертво соединяют термитной сваркой. Разумеется, чем сложнее и технологичнее метод сварки, тем выше ее стоимость, а для простого обывателя это всегда было основным критерием. Именно поэтому в широких массах прижился недорогой и самый доступный тип сварки — при помощи электрической дуги. В свою очередь, этот вид сварки со временем разделился на три основных метода: ручной дуговой (MMA), полуавтоматический (MIG) и аргонодуговой (TIG). Остановимся на аргонодуговом методе, как на наиболее совершенном и качественном из них.

Плавление металла осуществляется при помощи электрической дуги, возбуждаемой между свариваемым материалом и электродом из тугоплавкого вольфрама в руке сварщика. Пространство вокруг электрода и сварочной ванны заполнено инертным газом аргоном, вытесняющим из зоны сварки активный кислород и другие газы атмосферы. В отличие от кислорода, одноатомный газ аргон абсолютно инертен и не вступает в реакцию ни с какими газами и металлами, но, тем не менее способствует выдуванию и стабилизации сварочной дуги, направляя ее точно в место сварки. После возбуждения дуги и появления зеркала расплава, сварщик при необходимости вводит в сварочную ванну необходимый материал, создавая тем самым сварной шов. При качественной аргонодуговой сварке не происходит искрообразования, разлета брызг, шлакообразования и засора сварного шва, поэтому метод широко применяется в особо ответственных производствах: космонавтика, химическая индустрия, авиация, медицина и т.п.

Аргонодуговая сварка заслуженно считается довольно сложным методом по нескольким причинам. Во-первых, сварщику необходимо свободно ориентироваться во множестве регулировок и настроек сварочного оборудования, среди которых такие как полярность, сила тока, баланс полупериодов при переменном токе, расход газа, диаметр электрода, его хим. состав и тип заточки, диаметр газового сопла, вылет электрода, время предварительного поддува газа перед возбуждением дуги и после затухания и т.п. Во-вторых, специалисту необходимо знать основные марки сплавов тех металлов, с которыми ему приходится работать, так как присадочный материал должен соответствовать материалу изделия. В-третьих, качественная аргонодуговая сварка возможна только при правильной подготовке свариваемых материалов, разделке кромок, зачистке. На познание всех нюансов уходят годы практики, километры швов, проб и ошибок. Поэтому, сварку необходимо доверять только профессионалам!.

Фотогалерея | Сварим всё Сварка аргоном

Более подробную фотогалерею можно посмотреть здесь

Раздвоение выхлопа Opel Astra

Сварка алюминиевого поддона по месту с выездом в автосервис

Сварка алюминиевых шин с выездом на завод

Ремонт тонкостенной гофры

Восстановление КПП Mitsubishi Galant

Ремонт чугунного нассоса

Ремонт интеркулера с доставкой и помощью в установке

Ремонт интеркулера и радиатора автобуса

Сварка алюминиевого кронштейна тягача. Выезд г.Калуга

Ремонт и доработка оборудования. Сварка аргоном

Доработка нового оборудования. Сварка нержавейки аргоном

Ремонт чугунного редуктора

Сварка аргоном алюминиевого ребра полуприцепа. Выезд в Детчино

Ремонт алюминиевого поддона

Ремонт перегретого блока цилиндров Сузуки гранд витара (Suzuki grand vitara) с ремонтом масляного канала

Сварка поршня

Ремонт рамы УАЗа с выездом в д. Тимашево

Удаление старой пайки и сварка медного радиатора

Замена глушителя и устранение гнилых участков. Сварка насадки к глушителю аргоном, сборка соединяющей трубы на прихватках, сварка участка аргоном

 Переделка выхлопной системы. Спрятали трубы за бампер, выровняли и заменили испорченные участки

 Сварка выхлопного коллектора аргоном с поддувом, обработка кислотой и легкая полировка

 Изготовление глушителей из нержавеющей стали. Переделка выхлопной системы, разводка на две стороны. Сварка выхлопной системы аргоном, обработка кислотой и легкая полировка

 Ремонт алюминиевой детали производственного оборудования. С помощью TIG сварки сборка «мозайки» по трещинкам на прихватки, разделка фасок с помощью болгарки, прижатие детали к плоской поверхности с помощью прижимов и окончательная сварка детали

Сварка нержавеющей шейки вала к нержавеющему валу и правка шейки на биение с помощью аргоновой сварки и индикатора

Переделка алюминиевого интеркулера( из двух один). Демонтаж боковин, резка нужного количества сот болгаркой, стыковка боковин к новым сотам, сварка интеркулера аргоном

Удаление катализатора, сварка нержавеющего глушителя аргоном, ремонт рамы прицепа

 Ремонт алюминиевой детали. Выставление отломанной детали по трещинам, прихватки аргоном, разделка фаски болгаркой и сварка алюминия аргоном

Ремонт масляного радиатора компрессора. Вскрытие алюминиевых боковин с помощью болгарки, глушение поврежденных сот и сварка боковин с помощью TIG сварки, опресовка воздухом

Решетка для гриля. Изготовлена из нержавеющих квадрата 8мм и круга 5мм с помощью аргонодуговой сварки

Выхлопной патрубок из листовой нержавеющей стали 1мм. Изготовлен по аналогу с помощью сварки аргоном и полуавтомата с нержавеющей проволокой

Мангал и коптильня из нержавеющей стали. Сварка аргоном, изготовление из нержавеющей стали 3мм, 1.5мм, квадрат 8мм, 12мм, круг 5мм, 8мм

Выгул для кота. Сварка полуавтоматом конструкции уголков из черной стали и оцинкованной сетки. Изговление

Муровей полностью из нержавеющей стали.

Смеси защитного газа аргон-водород для активации дуговой сварки вольфрамовым электродом в потоке газа

1.

Ю. Хуанг, Д. Фан и К. Х. Вентилятор: Фронт. Мех. Англ. Китай , 2007, т. 2. С. 442–47.

Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

2.

J. Niagaj: Weld. Int. , 2006, т. 20. С. 516–20.

Артикул Google ученый

3.

A.R. Лоурейро, Б.Ф.О. Коста, А.С. Батиста и А. Родригес: Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. , 2009, т. 14. С. 315–20.

CAS Статья Google ученый

4.

П.Дж. Моденези, Э.Р. Аполинарио и И.М. Перейра: J. Mater. Процесс. Technol. , 2000, т. 99. С. 260–65.

Артикул Google ученый

5.

Q.M. Ли, X.H. Ван, З.D. Zou и J. Wu: Trans. Цветные металлы. Soc. Китай , 2007, т. 17. С. 486–90.

Артикул Google ученый

6.

L.M. Liu, Z.D. Чжан, Сун Г. и Ван: Металл. Матер. Пер. А , 2007, т. 38А, стр. 649–58.

CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

7.

С.П. Лу, Х. Фуджи, Х. Сугияма и К. Ноги: Metall.Матер. Пер. А , 2003 г., т. 34А, стр. 1901–07.

CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

8.

J.J. Lowke, M. Tanaka и M. Ushio: J. Phys. D: Прил. Phys. , 2005, т. 38, стр. 3438–45.

CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

9.

J.A. Ламберт: Weld. J. , 1991, т. 70. С. 41–52.

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

10.

С.М. Гуревич, В. Замков, Н.А.Кушниренко: Авт. Сварка , 1965, т. 9. С. 1–4.

Google ученый

11.

М.М. Савицкий, Б. Кушниренко, А.Ф. Лупан: Авт. Сварка , 1981, т. 2. С. 18–21.

Google ученый

12.

J. Niagaj: Weld. Int. , 2003, т. 17. С. 257–61.

Артикул Google ученый

13.

D. Fan, R. Zhang, Y. Gu, and M. Ushio: Trans. JWRI , 2001, т. 30. С. 35–40.

CAS Google ученый

14.

М. Танака, Т. Симидзу, Х. Терасаки, М. Ушио, Ф. Кошииси и К.Л. Ян: наук. Technol. Сварка. Присоединиться. , 2000, т. 5. С. 397–402.

CAS Статья Google ученый

15.

М. Куо, З. Сан и Д. Пан: Sci.Technol. Сварка. Присоединиться. , 2001, т. 6. С. 17–22.

Артикул Google ученый

16.

R.H. Zhang, D. Pan, and S. Katayama: Trans. JWRI , 2006, т. 35. С. 19–22.

Google ученый

17.

Х. Сун, Г. Сонг и Л.Ф. Чжан: Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. , 2008, т. 13. С. 305–11.

CAS Статья Google ученый

18.

Т. Паскелл, К. Лундин и Х. Кастнер: Weld. J. , 1997, т. 76. С. 57–62.

CAS Google ученый

19.

S. Leconte, P. Paillard, P. Chapelle, G. Henrion и J. Saindrenan: Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. , 2006, т. 11. С. 389–97.

CAS Статья Google ученый

20.

М. Марья, Г.Р. Эдвардс: Weld. J. , 2002, т.81. С. 291–98.

Google ученый

21.

Л.М. Лю, Д.Х. Цай и З.Д. Чжан: Scripta Mater. , 2007, т. 57. С. 695–98.

CAS Статья Google ученый

22.

H.Y. Хуан: Матер. Desig. , 2009, т. 30, стр. 2404–09.

CAS Статья Google ученый

23.

J. Tuŝek и M. Suban: Int. J. Hydrogen Energ. , 2000, т. 25. С. 369–76.

Артикул Google ученый

24.

А. Дургутлу: Mater. Desig. , 2004, т. 25. С. 19–23.

CAS Статья Google ученый

25.

P.C.J. Андерсон и Р. Викторович: Weld. Встретились. Fabr. , 1996, т. 64, стр. 108–09.

CAS Google ученый

26.

M. Onsoien, R. Peters, D.L. Олсон и С. Лю: Weld. J. , 1995, т. 74, с. 10с-15с.

Google ученый

27.

J.J. Лоук, М. Ричард, Х. Джавад и М. Энтони: IEEE Trans. Plasma Sci. , 1997, т. 25. С. 925–30.

CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

28.

A.B. Мерфи, М. Танака, С. Таширо, Т. Сато и Дж. Дж.Lowke: J. Phys. D: Прил. Phys. , 2009, т. 42, pp. 115205.

Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

29.

M. Menzel: Weld. Int. , 2003, т. 17. С. 262–64.

Артикул Google ученый

30.

К. Лимманеевичитр и С. Коу: Weld. J. , 2000, т. 79. С. 324–30.

Google ученый

31.

Ю.Л. Сюй, З.Б. Донг, Ю. Вэй и К. Ян: Теор. Прил. Фракция. Мех. , 2007, т. 48. С. 178–86.

CAS Статья Google ученый

32.

Х. Фуджи, Т. Сато, С.П. Лу и К. Ноги: Мате. Sci. и англ. А , 2008, т. 495. С. 296–303.

Артикул Google ученый

33.

D.S. Howse и W. Lucas: Sci. Technol.Сварка. Присоединиться. , 2000, т. 5. С. 189–93.

CAS Статья Google ученый

34.

С. Сир и С. Марья: С. Р. Mécanique , 2002, vol. 330. С. 83–89.

CAS Статья Google ученый

35.

Х. Джамшиди Аваль, А. Фарзади, С. Сераджзаде и А. Х. Кокаби: Int. J. Adv. Manuf. Technol. , 2008, т. 41. С. 1043–51.

Google ученый

36.

Дж. М. Витек, С. А. Дэвид и К. Р. Хинман: Weld. J. , 2003, т. 82, стр. 43–50.

Google ученый

37.

K.J. Сын Ю.С. Янг, Х.Г. Беом: Sci. Technol. Сварной шов. Присоединиться. , 2000, т. 5. С. 245–49.

Артикул Google ученый

38.

J.U. Парк, Х. Ли и Х.С. Взрыв: Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. , 2002, т. 7, стр.232–39.

CAS Статья Google ученый

39.

П. Михалерис и А. ДеБиккари: Weld. J. , 1997, т. 76. С. 172–80.

Google ученый

Рецепт успешной обработки материалов

Система смешанного газа

Фото любезно предоставлено WITT Gas Controls LP

Промышленный лазер используется для обработки материалов с начала 1970-х годов, в основном для резки и сварки.Первоначально используемые для обработки стали, нержавеющей стали и алюминия, теперь лазеры могут резать и сваривать другие материалы, такие как никелевые сплавы, титан и титановые сплавы, а также медь и сплавы на основе меди.

Вспомогательные газы имеют решающее значение для лазерной обработки. Достижения в лазерной технологии повысили требования к этим газам для достижения желаемых скоростей и качества процесса.

При лазерной обработке можно использовать различные газы. Среди определяющих факторов при выборе газа — химическое и механическое воздействие на материал, который вы режете, и желаемое качество поверхности.

Материалы и газы

Некоторые газы используются для обработки определенных материалов:

Материал	Возможные вспомогательные газы
Сталь	Кислород, азот, воздух
Нержавеющая сталь	Азот, воздух Рисунок 1 Цилиндры Microbulk Фото любезно предоставлено Chart Industries
Алюминий	Азот, воздух
Титан	Аргон, Гелий
Никелевые сплавы	Аргон, гелий, азот

В некоторых случаях, например, при использовании воздуха или кислорода в качестве вспомогательного газа, газ помогает в процессе экзотермической резки.Инертные газы, такие как азот, аргон и гелий, действуют в первую очередь для удаления расплавленного металла из зоны термического влияния (HAZ).

Режущие газы

Лазерная резка приводит к попаданию загрязняющих веществ в ЗТВ, что иногда требует вторичных процессов для достижения необходимого качества обработки поверхности. Смешанный воздух помогает уменьшить эти загрязнения и устраняет необходимость во вторичном процессе. Смеси аргона и гелия используются для лазерной резки титана и других сплавов.

Смеси защитного газа обычно ограничиваются аргоном и гелием, но недавно были проведены эксперименты со смесями двух, трех, а иногда и четырех газов в зависимости от типа и толщины обрабатываемого материала; к смеси были добавлены водород, азот или диоксид углерода.

Сварочные газы

Вспомогательные газы, используемые при лазерной сварке, выполняют три основные функции:

1. В первую очередь для защиты ЗТВ от окисления
2. Для минимизации эффекта образования плазмы в зоне сварного шва
3. Для удаления плазмы из области сварного шва

Благодаря высокому ионизирующему потенциалу и теплопроводности, а также тому факту, что он не вызывает каких-либо металлургических проблем, гелий был предпочтительным вспомогательным газом для сварки.Однако высокая стоимость гелия всегда побуждала производителей искать альтернативные вспомогательные газы для сварки.

Более дешевым выбором является аргон, который также не создает никаких металлургических проблем. Но ионизирующие свойства аргона не так хороши, как у гелия.

Азот может вызвать металлургические проблемы с некоторыми материалами и должен использоваться только в определенных областях применения. Двуокись углерода не подходит для сварки лазером CO ₂ , потому что высокая скорость поглощения газа не позволяет подавать максимальную мощность на заготовку.

Водород в смеси с инертными газами может использоваться только для определенных марок нержавеющей стали, и содержание водорода обычно не превышает 10 процентов от общей газовой смеси.

Трехгазовые смеси

Принятая смесь 50% аргона и 50% гелия использовалась в течение многих лет для снижения общих затрат на вспомогательный газ. Сегодня все большее распространение получают трехгазовые смеси.

Среди трехгазовых смесей для лазерной сварки:

1. Аргон (50%), гелий (35%) и CO ₂ (15%)
2. Водород (8%), гелий (20%) и аргон (72%)
3. Водород (10%), гелий (40%) и аргон (50%)

Хотя смешанные газы обычно выбираются для снижения закупочной цены газа, фактическая стоимость смешанного газа в смешанных баллонах обычно такая же, как и на более дорогой газ.

С газами для лазерной сварки, требующими давления 300 фунтов на квадратный дюйм (PSI) и скоростью потока 1000 стандартных кубических футов в час (SCFH) или больше, и газов для лазерной сварки, расход которых приближается к 250-300 SCFH, газ на месте блендер может быть более экономичным методом подачи смешанных газов.

Системы микробаллонного газа (, рис. 1, ), популярный метод подачи чистого газа во время лазерной резки, можно использовать для подачи смеси аргона, азота и кислорода, что значительно более эффективно, чем использование нескольких систем высокого давления или жидкостные баллоны со смешанными газами.Резервуары для хранения имеют размер от 230 до 1500 литров и оснащены внутренними испарителями. и регуляторы повышения давления, которые позволяют подавать газ при давлениях до 450 фунтов на квадратный дюйм манометра (PSIG). Эти системы хорошо подходят для подачи более дешевого газа в систему смешения газов, которая включает гелий и водород, подаваемые в баллонные системы высокого давления.

Стоит вложений?

Подходит ли автоматическая система смешивания газов для вашей работы? Какие факторы следует учитывать, чтобы определить его ценность?

Снижение затрат на вспомогательный газ —Дистрибьюторы часто покупают газовые смеси в баллонах с предварительно смешанными газами и перекладывают затраты на смешивание на пользователей.Цена на премикс-газ обычно основывается на цене самого дорогого газа в смеси, что повышает цену на более дешевый газ. Например, в смеси гелия и аргона цена более дешевого аргона может равняться цене более дорогого аргона. гелий.

Некоторые производители покупают чистые газы и смешивают свои собственные смеси, иногда на основе размеров с фиксированным отверстием, что дает единственную нерегулируемую концентрацию. Лучшей стратегией было бы использование регулируемого газового смесителя, который может оптимизировать концентрацию смеси и экономить газы.

Улучшенная технология смешивания газов — В оригинальных газовых смесителях использовался метод с фиксированным отверстием и объемный метод для смешивания газов, и они были очень чувствительны к изменениям технологического процесса. Современные газовые смесители основаны на современной технологии смешивания и измерения и менее чувствительны к изменениям плотности, давления и температуры газа. Следовательно, они обеспечивают повышенную точность и больший диапазон изменения расхода. по сравнению с газовыми смесителями с фиксированным отверстием.

Оптимизированная смесь — В баллонах с предварительным смешиванием газы могут разделяться или даже расслаиваться, если вы используете объемный смеситель с фиксированным отверстием, оборудованный расширительным баком.Это отрицательно сказывается на качестве вашей продукции. Онлайн-смесители газа помогают обеспечить правильную смесь и обеспечивают стабильное качество.

Простота эксплуатации и технического обслуживания —Автоматизация процесса смешивания газа с помощью регулируемого смесителя устраняет необходимость частой регулировки расхода, давления и концентрации газа, типичных для операций с лазером и защитным газом. Использование только регуляторов потока, клапанов или регуляторов давления для достижения правильного смешивания приводит к отклонениям в процессе и нестабильному качеству.

Сокращение времени обработки — Замена баллонов с их расходомерами и регуляторами, когда вам нужно сменить газ или смесь, может занять много времени и утомительно. Вы можете сократить время настройки, используя регулируемое оборудование с автоматической заменой бутылок.

Улучшенное обучение — Газовые смесители идеально подходят для обучения сварщиков, поскольку вы можете быстро изменить смесь и проиллюстрировать влияние различных смесей защитного газа на качество сварки, внешний вид продукта и другие свойства.

Промышленный лазер — важный инструмент в современных производственных цехах. Поскольку производители диверсифицируют и обрабатывают все большее количество материалов, регулируемый газовый смеситель может стать находкой .

различных типов сварочных газов и их применение

Сварка намного сложнее, чем порой кажется. Когда люди впервые начинают заниматься сваркой, одна из проблем, которые действительно сбивают с толку: какой газ использовать?

Есть 10 основных газов, которые используются при сварке , и их можно смешивать вместе, чтобы создать еще больше возможностей! Однако хорошая новость заключается в том, что вы можете научиться быстро выбирать между ними, чтобы получить ту работу, которую вы хотите сделать хорошо.

Наше руководство по различным типам имеющихся газов должно уменьшить любую путаницу, которая у вас есть, и убедиться, что каждый раз при сварке вы выбираете правильный газ для своей работы и делаете это с уверенностью!

Также вы можете ознакомиться с нашими обзорами лучших регуляторов сварочного газа

Инертные и реактивные газы при сварке: краткий обзор

Для сварки можно использовать два типа газа:

• Инертные газы. Инертный означает «инертный при определенных условиях». Это включает, но не ограничивается, благородные газы (которые, как правило, не вступают в реакцию в большинстве условий). Благородные газы также являются элементарными (чистыми элементами), но другие инертные газы обычно являются соединениями.
  Однако важно помнить, что все инертные газы могут реагировать в определенных условиях, и поэтому выбор газа для сварки является важным шагом.
• Реактивные газы. Как следует из названия, эти газы выбраны из-за их способности вступать в реакцию с другими элементами или соединениями.Они могут вызывать изменения состояния сварного шва или условий сварки.

Для чего используется газ при сварке?

Существует множество различных применений газа при сварке. Это может включать: очищать дугу от загрязнений (таких как пыль, другие газы, грязь и т. Д.),

Также используется для обеспечения стабильности дуги и обеспечения надлежащего переноса металла во многих сварочных процессах. следите за тем, чтобы сварочная ванна оставалась чистой под швом (это называется продувкой) как для покрытия, так и для нагрева.

Если вы не используете газ при сварке должным образом, вы можете получить слабый или пористый шов или обнаружить, что во время сварки будет слишком много брызг. Брызги не испортят сварной шов, но снизят производительность, поскольку требуют усилий для его очистки.

Если вы хотите узнать об опасностях, которые представляют сварочный дым и сварочные газы, ознакомьтесь с этой статьей.

Защитный газ

Воздух, попадающий в дугу, образует пузырьки воздуха в расплавленном металле. Это делает сварной шов слабым и непривлекательным.При сварке MIG или TIG необходимо использовать защитный газ, за ​​исключением случаев, когда присадочный материал имеет «покрытие из флюса» или «порошковое покрытие».

Обычно защитные газы инертны. Это связано с тем, что они не реагируют во время процесса сварки и не изменяют стабильность или структуру предполагаемого сварного шва.

Выбор инертного газа повлияет на способ сварки и может улучшить проплавление, изменить текучесть металла при плавлении и обеспечить гладкую поверхность валика.

Продувочный газ

Продувочный газ выполняет ту же работу, что и защитный газ, но на обратной стороне сварного шва.

Обычно это делается во время сварки нержавеющей стали, и это делается путем герметизации нижней части соединения и продувки его газом (вы можете использовать тот же или другой газ, что и на другой стороне соединения).

Защитный газ

Покрытие

не является обычным явлением, но его применяют, когда вы хотите убедиться, что сварной шов не будет окрашен или загрязнен. после того, как сварка закончена.Пространство вокруг сварного шва заполнено газом для удаления любых загрязняющих веществ, переносимых по воздуху.

Иногда это связано с помещением готового изделия в резервуар с газом, а в других случаях путем вытеснения газа из существующего пространства и его замены инертным газом.

Отопление газовое

Существуют такие виды сварки, как газовая сварка и пайка, при которых газ, пропускаемый через пистолет, увеличивает теплоту реакции присадочного стержня. Это, конечно, требует реактивного газа.

Нет необходимости в дуге, когда газ является источником тепла.

Во многих случаях газовый нагрев — это процесс предварительного нагрева при выполнении обычных сварочных работ.

Другой тип газа, используемый для сварки

Существует 10 различных «чистых» газов, которые можно использовать при сварке. Их:

Аргон (Ar)

Используется во многих сварочных процессах в инертных инертных газах. Аргон не вступает в реакцию с большинством других веществ (хотя и при очень высоких температурах).Являясь 3-м наиболее распространенным газом на Земле, его также очень дешево использовать (в США).

Это защитный газ, используемый при работе с нержавеющей сталью и алюминием, но его можно использовать и с обычной углеродистой сталью, поскольку он значительно способствует стабильности дуги и постоянному переносу металла от электрода в сварочную ванну.

Сварочный газ аргон в основном используется для защиты и, в частности, для предотвращения загрязнения воздуха. Его можно использовать на этапе первичной сварки или использовать для продувки изнаночной стороны стыка.Это надежный выбор для сварочного газа MIG и выбор номер один для сварки TIG.

Цилиндр с аргоном является неотъемлемым элементом большинства областей сварки, так как сварка аргоном действительно очень распространена.

Двуокись углерода или CO

₂

Также известен как газ MIG. Другой очень распространенный вариант среди природных газов (мы выдыхаем CO ₂ , как и все животные, хотя растения его вдыхают). Это дешево и легко производить в промышленных масштабах. Сварочный газ CO2 (в основном используемый для сварки MIG) используется для защиты дуги и ванны расплава.

CO2 стоит даже меньше, чем аргон, но качество сварного шва заметно снижается по сравнению с аргоном, и это также может привести к большему разбрызгиванию, чем аргон.

Таким образом, его чаще используют в смеси с чем-то еще, чем в виде чистого CO ₂ . Смеси с аргоном CO ₂ очень распространены.

Если вы хотите прочитать о сварке MIG с чистым CO2, прочтите статью

Кислород (O2)

Мы дышим кислородом, и он очень важен для всей остальной жизни на Земле.Он ничего не имеет вкуса, ничего не пахнет и очень реактивен. Чтобы использовать кислород при сварке, его обычно смешивают с другими защитными газами, чтобы изменить текучесть расплавленного металла, а также это может ускорить процесс.

Вы также можете использовать его для добавления тепла при сварке. Если вы смешаете его с ацетиленом, вы можете создать пламя, которого будет достаточно для сварки стали (единственное пламя, которое будет).

Кислород также может предотвратить необходимость использования «защитной присадочной проволоки» при сварке.

Гелий (He)

Гелий обладает уникальным свойством: он не замерзает — вы можете получить жидкое состояние, но не твердое.Это также заставляет вас говорить смешно, если вы вдыхаете это, и именно здесь большинство из нас сталкивается с этим.

На Земле не так много гелия, и его трудно производить, поэтому он довольно дорог по сравнению с другими вариантами сварочных газов. Он используется для экранирования как сам по себе, так и в смесях, поскольку он может помочь обеспечить глубокое проплавление и повысить тепловложение, но с его помощью может быть трудно добиться стабильного зажигания дуги.

Лучше всего работает в смеси с аргоном, который компенсирует непостоянные стартовые свойства гелия.

Азот (N)

Самый распространенный природный газ, составляющий большую часть нашей атмосферы. Азот можно использовать для защиты (для плазменной резки или лазерной сварки).

Его можно смешивать с другими защитными газами, что позволяет использовать его в некоторых случаях. Этот газ не работает с углеродистой сталью, но может очень хорошо работать с металлами, богатыми азотом.

Это также хороший выбор, если вы хотите сделать одеяла, так как они очень дешевы и могут использоваться в больших помещениях, не беспокоясь о финансовых затратах.

Водород (H)

Водород — очень реактивный и простой элемент, но, несмотря на это, он в основном используется в качестве защитного газа при сварке. Он используется в смесях в очень небольших количествах, и это очень безопасно, и это может помочь увеличить нагрев смеси. Он также используется в процессе, называемом «сварка атомарным водородом».

Для этого требуется чистый водород, и он создает невероятный нагрев до 7200 ° F, который помогает сваривать металлы с невероятно высокими температурами плавления.Стоит отметить, что сварка атомарным водородом очень опасна, и для этого потребуется очень специальная подготовка.

Три газа, ниже ацетилена, пропана и пропилена, используются при газокислородной сварке и являются чрезвычайно легковоспламеняющимися.

ацетилен

Ацетилен легко воспламеняется и легко воспламеняется в воздухе. Его очень легко сделать и довольно дешево использовать.

Он сочетается с кислородом и используется в качестве источника топлива при некоторых видах сварки.Он производит очень горячее пламя, с помощью которого можно резать или сваривать большинство металлов.

Пропан

Пропан также легко воспламеняется и легко воспламеняется в воздухе. Он более известен как LPG (сжиженный нефтяной газ) и используется в качестве источника топлива во многих контекстах.

При контакте с ним может обжечь кожу. Однако удивительно, что его нельзя использовать при газовой сварке, потому что, в отличие от ацетилена, когда вы сжигаете его в кислороде, он не создает восстановительной зоны (которая очищает стальную поверхность во время сварки).

Используется в основном для пайки после окончания сварки.

Пропилен

Пропилен на самом деле не чистый газ, это смесь с кислородом. Он будет гореть при гораздо более высокой температуре, чем пропан и кислород, и полностью подходит для неструктурной сварки плавлением, пайки, нагрева и многого другого.

Однако, как правило, он поставляется в небольших одноразовых канистрах, которые недостаточно велики для нагрева во время сварки крупных изделий.

Сжатый воздух

Как и следовало ожидать, сжатый воздух — самый дешевый из газов, используемых при сварке, потому что это воздух.(Хотя часто немного очищается). Когда вы смешиваете сжатый воздух с другим топливом, он может создать сильное пламя при более низкой температуре, чем пламя, работающее на кислородном топливе. Для сварщиков это означает, что они могут лучше контролировать толщину углеродного покрытия, которое они наносят на сварной шов.

Различные типы смешанных газов, используемые при сварке

Аргон и CO2

Наиболее распространенным смешанным газом для защиты при сварке является CO ₂ Argon Mix. Он может работать с 95% — 80% аргона и 5% — 20% CO ₂ .В большинстве случаев это позволит получить приятно гладкий сварной шов и сведет к минимуму разбрызгивание.

Чем толще сталь, которую вы хотите сваривать, тем больше углекислого газа требуется в смеси, и чем она тоньше, тем больше аргона вам нужно.

Аргон, CO2 и кислород

Если вы ищете немного большей текучести сварочной ванны, то, вероятно, вам нужна смесь газа аргона, CO ₂ и кислорода. Когда речь идет о готовом сварном шве, вы получаете довольно похожие свойства со смесью аргона и диоксида углерода.

Однако, помимо улучшенной текучести, он также может улучшить скорость хода процесса сварки и сделать сварщика намного более производительным.

Аргон, гелий, CO2

Доступен широкий диапазон различных смесей, если выбранный сварочный газ представляет собой смесь аргона, гелия и диоксида углерода. В зависимости от того, для чего он будет использоваться, в смеси будет преобладать гелий или аргон.

Используемые газы делают эту смесь пригодной для сварки чего угодно, от углеродистой стали до нержавеющей стали, и ее даже можно использовать в качестве сварочного газа для алюминия.(хорошая смесь для сварки нержавеющей стали аппаратами MIG)

Гелий и аргон

Если вам нужен газ для сварки алюминия, то вы, вероятно, выберете смесь гелия и аргона. Помимо алюминия, он также подходит для сварки сплавов.

Почему? Хорошо, потому что смесь обеспечивает более глубокий уровень проплавления, а также обеспечивает широкую отделку самого сварного шва.

Аргон и кислород (o2)

Эта смесь газов не подходит для нержавеющей стали, и если вы с ней свариваете сталь, это обычно будет легкая сталь.Его цель — помочь с плавлением стали.

Обычно в этой газовой смеси аргона не бывает очень много кислорода, потому что в противном случае она будет гореть слишком сильно, а сварка аргоном предназначена для более мелких деталей и более тонких материалов.

Аргон и водород

Если вы выполняете сварку TIG с газом, смесь водорода и аргона идеально подходит, когда вам нужен чистый сварной шов. Водород предотвращает попадание кислорода из воздуха в сварной шов и его окисление.

Побочным продуктом этой реакции является вода, которая быстро испаряется под действием тепла сварки.

Азот и водород

Эта смесь используется в особых случаях и является защитным газом для получения аустенитных (то есть с высоким содержанием хрома и никеля с низким содержанием углерода) нержавеющих сталей.

Обеспечивает более высокий уровень проплавления и ускоряет процесс сварки. Это также помогает улучшить механические свойства конечного продукта из нержавеющей стали.

Лазерные газы при сварке

Как и следовало ожидать, в индустрии лазерной обработки существуют довольно строгие стандарты для лазерных газов — они могут содержать гелий, азот, CO2 и даже CO (угарный газ).

Их основная цель — не допустить попадания загрязняющих веществ в лазерную систему, что может снизить мощность лазера и значительно увеличить затраты из-за повреждения оптики и затрат на ремонт из-за простоев.

Системы газоснабжения

Системы подачи защитных газов могут влиять на качество газа.

Подача чистого газа

Баллоны для сжатого газа

Эти цилиндры требуют регулярного наполнения, поэтому их легче всего загрязнить. Иногда у них есть встроенная проверка чистоты на клапане (для этого требуется клапан баллона). Некоторые марки доступны для покупки с полным анализом поставляемых с ними примесей.

Цилиндры с жидкостью

Вы, как правило, получаете лучший уровень контроля качества с жидкостными цилиндрами (иногда также называемыми VGL или дьюарами).Вы также можете получить анализ примесей, поставляемых в точке покупки.

Сливные жидкие газы

Можно ожидать, что этот газ будет иметь высокий уровень чистоты, поскольку он передается непосредственно с производства на ваше локальное хранилище.

Системы хранения трубок

Они устанавливаются на прицеп (но иногда могут устанавливаться на салазках или на земле) и, как и сжатые цилиндры, регулярно пополняются, что может привести к попаданию примесей.

Подача смешанного газа

Многие из наиболее распространенных защитных газов поставляются в баллонах или из множества других систем хранения.Во многом это будет зависеть от требуемого качества и требуемого количества.

Использование переключающих коллекторов при использовании баллонов или пакетов сжатых защитных газов может свести загрязнение к минимуму.

Трубопровод

Качество трубы, по которой газ подается от точки подачи к металлической газовой дуге, также имеет большое значение. Сварочная ванна может быть очень легко загрязнена в некоторых ситуациях при сварке металлической дугой. Сварные трубы из нержавеющей стали лучше всего подходят для таких ситуаций.

О газовой безопасности

Большинство газов, используемых при сварке, не горючие, но это не значит, что с ними можно обращаться небрежно. Однако с горючими газами, такими как ацетилен, следует обращаться с особой осторожностью.

Воспламеняющийся газ должен находиться в одном месте со сварочным аппаратом только тогда, когда он используется. При дуговой сварке металла горючими газами необходимо иметь под рукой огнетушитель класса B. (Если вы не можете найти этикетку, можно использовать CO ₂ или сухой порошок, но не воду).

Нельзя поджигать инертный газ. Однако вы можете задохнуться, если позволите ему заполнить пространство, в котором вы находитесь. Если вы выполняете дуговую сварку в условиях с плохой вентиляцией, вы должны убедиться, что у вас есть надлежащие защитные механизмы для работы.

Это означает вытяжные вентиляторы, детекторы газа, корректировщик, и вы также должны регулярно делать перерывы, чтобы снизить общую опасность проблем с дыханием.

Всегда следите за тем, чтобы ваш бензобак был в хорошем состоянии, в то время как аварии случаются редко — если клапан откроется в верхней части бака — все это будет очень опасно летать по комнате.Это особенно важно при использовании аппаратов для газовой сварки MIG, у них много мелких деталей и клапанов, которые могут протекать и создавать проблемы для вас.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что произойдет при сварке без защитного газа?

Сварной шов станет пористым и непрочным. Никогда не выполняйте сварку без защитного газа, если вы не работаете с материалами для дуговой сварки с флюсовым сердечником. Расплавленная сварочная ванна и сварной шов будут загрязнены поглощением азота, кислорода и водорода из атмосферы.

Какие сварочные газы инертны?

Аргон и гелий инертны, а CO ₂ и азот часто считаются полуинертными сварочными газами MIG.

Какой газ используется при сварке?

Существует 10 различных газов, включая аргон, CO ₂ , кислород, гелий , азот, водород, ацетилен, пропан, пропилен и сжатый воздух. Их также можно найти в разных смесях для получения различных результатов дуговой сварки.

Какой газ чаще всего используется при сварке?

Наиболее распространенным газом для сварщиков является смесь аргона и CO ₂ , потому что это низкая стоимость и дает хорошие результаты в большинстве условий.

Что такое защитный газ при сварке?

Аргон и CO ₂ (в основном используются в сварочных аппаратах MIG. Из-за этого люди называют их сварщиками MIG) являются наиболее распространенными защитными газами при сварке, но в некоторых случаях могут использоваться и другие газы. Даже кислород можно добавить в смесь газов, чтобы он стал защитным газом при дуговой сварке металлическим электродом (но это бывает редко).

Какой газ лучше всего подходит для сварки MIG?

Аргон считается лучшим газом для дуговой сварки металла в газовой среде. Может использоваться для сварки всех марок. Однако его часто смешивают с другим газом, чтобы улучшить результаты, которые он дает, включая CO ₂ , гелий и даже кислород.

Заключение

Как видите, когда дело доходит до газов, существует множество вариантов, и существует удивительное количество различных вариантов их использования, когда дело доходит до работы, которую вы хотите выполнять.

Однако обычно не так сложно определить, какой газ подходит для выполняемой работы. За исключением некоторых более специализированных областей применения сварки, вы сможете довольно быстро сузить круг возможных вариантов.

Мы надеемся, что наше руководство по различным типам сварочного газа помогло вам разобраться в этом важном вопросе. А если вам интересны мои обзоры лучших многопроцессорных сварочных аппаратов, вы можете заглянуть на эту страницу.

Ресурсы:

Выбор защитного газа для порошковой сварки

Дуговая сварка порошковой проволокой в ​​среде защитного газа (FCAW-G) — очень популярный и универсальный сварочный процесс.Он используется с низкоуглеродистой сталью, низколегированной сталью и другими легированными материалами в различных областях, таких как тяжелое производство, строительство, судостроение и морское строительство. Двумя наиболее распространенными (но не исключительными) защитными газами, используемыми в процессе FCAW-G, являются диоксид углерода (CO2) и бинарная смесь 75% аргона (Ar) / 25% CO2. Также можно использовать другие смеси, такие как 80% Ar / 20% CO2.

Итак, какой защитный газ, 100% CO2 или смесь Ar / CO2, выбрать для порошковой сварки? У каждого типа есть свои преимущества и недостатки.При принятии производственных решений следует учитывать факторы стоимости, качества и производительности. Выбор защитного газа влияет на каждый из этих факторов, иногда противоречивым образом. В этой статье основное внимание будет уделено достоинствам двух основных газовых вариантов FCAW для сталелитейных производств.

Рис. 1: Дуговая сварка порошковой проволокой в ​​среде защитного газа

Прежде чем переходить к конкретным преимуществам газовых опций, уместно рассмотреть некоторые основы.Следует также отметить, что в этой статье рассматриваются только несколько типов газов. В качестве более подробного справочного документа ANSI / AWS A5.32 / A5.32M «Технические условия на сварочные защитные газы» предписывает требования к защитным газам, определяя требования к испытаниям, упаковке, идентификации и сертификации. Кроме того, он содержит полезную информацию о вентиляции во время сварки, а также общие правила техники безопасности.

Как работает защитный газ
Основная функция всех защитных газов заключается в защите расплавленной сварочной ванны и электрода от кислорода, азота и влаги в воздухе.Защитные газы проходят через сварочный пистолет и выходят из сопла, окружающего электрод, вытесняя воздух и образуя временный защитный газовый карман над сварочной ванной и вокруг дуги. Этой цели служат защитные газы как из CO2, так и из смеси Ar / CO2.

Некоторые защитные газы облегчают создание дуговой плазмы, обеспечивая прохождение тока сварочной дуги. Выбор защитного газа также влияет на передачу тепловой энергии в дуге и сил на лужу. Для этих проблем смеси CO2 и Ar / CO2 будут вести себя по-разному.

Свойства защитных газов
Углекислый газ и аргон по-разному реагируют на нагрев дуги. Три основных критерия полезны для понимания свойств каждого защитного газа.

1. Потенциал ионизации — это мера энергии, необходимой для ионизации газа (т. Е. Перехода в плазменное состояние, в котором он заряжен положительно), позволяя газу проводить ток. Чем меньше число, тем легче зажигать дугу и поддерживать стабильность дуги.Потенциал ионизации для CO2 составляет 14,4 эВ по сравнению с 15,7 эВ для аргона. Таким образом, зажигать дугу в чистом CO2 легче, чем в чистом аргоне.
   

2. Теплопроводность газа — это его способность передавать тепловую энергию. Это влияет на режим переноса (например, распыление по сравнению с шаровидным), форму дуги, проплавление и распределение температуры внутри дуги. CO2 имеет более высокий уровень теплопроводности, чем аргон и смесь Ar / CO2.
   

3. Реакционная способность газа — это классификация того, будет ли он химически реагировать с расплавленной сварочной лужей. Газы можно разделить на две группы: инертные и активные. Инертные или инертные газы — это те газы, которые не вступают в реакцию с другими элементами в сварочной ванне. Аргон — инертный газ. Активные газы или химически активные газы — это те газы, которые объединяются или вступают в реакцию с другими элементами в сварочной ванне с образованием соединений. При комнатной температуре СО2 инертен.Однако в плазме дуги СО2 будет диссоциировать, образуя СО, О2 и некоторое количество монотонного О. Таким образом, СО2 становится активным газом в сварочной дуге, позволяя кислороду реагировать с металлами (то есть окисляться) в дуге. Смесь Ar / CO2 также является активным газом, но менее реактивным, чем 100% CO2.

Если все остальные параметры сварки одинаковы, разные защитные газы вызывают разную скорость образования сварочного дыма. Как правило, скорость смеси Ar / CO2 снижается по сравнению с CO2 из-за окислительного потенциала CO2.Конкретные уровни образования дыма различаются и зависят от конкретного применения и используемых процедур сварки.

Подробнее об инертных газах
Хотя инертные газы обеспечивают защиту сварочной ванны, сами по себе они не подходят для сварки FCAW-G черных металлов или металлов на основе железа (углеродистой стали, низколегированной стали, нержавеющей стали и т. Д.) . Если, например, для сварки углеродистой стали использовать 100% Ar, полученные сварочные характеристики будут очень плохими. Наружная стальная оболочка электрода преждевременно плавится.Длина дуги слишком велика, дуга широкая и неконтролируемая, и происходит чрезмерное нарастание сварного шва. Поэтому для сварки черных металлов FCAW-G инертные газы всегда используются в бинарной смеси с активным газом.

Подробнее о смесях CO2 / аргона
Наиболее распространенная смесь для углеродистой стали FCAW-G в Северной Америке — 75% Ar / 25% CO2. Менее распространенная смесь для углеродистой стали FCAW-G составляет 80% Ar / 20% CO2. Некоторые порошковые проволоки с защитным газом предназначены для использования с содержанием до 90% Ar / остаточным CO2.Редко используется смесь, содержащая менее 75% аргона. По мере того, как содержание аргона снижается ниже 75%, влияние аргона на характеристики дуги начинает исчезать, однако затраты на наличие аргона в защитном газе все еще возникают. Кроме того, нестандартные процентные содержания баллонов со смесью Ar / CO2 обычно труднее получить, чем в стандартных баллонах со смесью, например, 75% Ar / 25% CO2 или 80% Ar / 20% CO2.

Восстановление сплава в сварных швах и результирующие механические свойства
Из-за реактивной природы CO2, более высокий уровень извлечения сплава из данного электрода в металл сварного шва наблюдается при использовании смеси Ar / CO2 по сравнению сЗащитный газ CO2. Это связано с тем, что CO2 будет реагировать со сплавами с образованием оксидов, которые вместе с оксидами из флюса образуют шлак. Флюс в сердечнике электрода должен содержать реактивные элементы, такие как марганец (Mn) и кремний (Si), которые, помимо прочего, действуют как раскислители. Часть этих сплавов реагирует или окисляется со свободным кислородом из CO2, попадая в шлак, а не в металл сварного шва. Следовательно, более высокие уровни Mn и Si приводят к наплавке (т.е.е., большее извлечение сплава) со смесью Ar / CO2, чем с защитным газом CO2 (см. пример в , таблица 1 ).

Последствиями более высоких уровней Mn и Si в наплавленном шве являются повышение прочности сварного шва и уменьшение удлинения, а также изменения ударных свойств (т. Е. Значений V-образного надреза по Шарпи). Просто переходя с CO2 на смесь Ar / CO2, вы обычно получаете увеличение прочности на разрыв и предел текучести на 7-10 тыс. Фунтов на квадратный дюйм и уменьшение удлинения на 2% (см. Пример в , таблица 1 ).Это важная концепция, которую необходимо понять, поскольку по мере увеличения процентного содержания аргона в защитном газе прочность сварного шва может стать слишком высокой, а пластичность — слишком низкой.

Таблица 1: Состав наплавки и результаты механических свойств типичной порошковой проволоки с защитной газовой оболочкой, предназначенной для использования как с CO2, так и со смесью Ar / CO2.

Зная, что защитные газы могут влиять на результирующие свойства сварного шва, AWS D1.1 / D1.1M: 2008 «Нормы сварки конструкций» содержат ряд требований, обеспечивающих достижение приемлемых свойств. или все сварочные работы, защитный газ должен соответствовать требованиям A5.32 / A5.32M. или предварительно квалифицированных WPS, D1.1 требует, чтобы конкретная комбинация присадочного металла и защитного газа, которая используется, была подтверждена данными испытаний.

Пункт 3.7.3 D1.1: 2008 предоставляет две приемлемые формы поддержки: либо a) защитный газ, который используется для целей классификации электродов, либо b) данные производителя присадочного металла, которые показывают соответствие применимым требованиям AWS A5. , но со специальным защитным газом, который должен быть указан в WPS.При отсутствии этих двух условий D1.1: 2008 требует, чтобы комбинация подверглась квалификационному тестированию.

Классификация присадочного металла по типу газа
Начиная с 2005 года, Спецификации порошкового присадочного металла Американского сварочного общества (AWS) сделали тип защитного газа, используемый для классификации, частью классификационного обозначения. Классификация AWS электрода из углеродистой стали — «EXXT-XX», где последний X означает «Обозначение защитного газа». Это будет либо «C» для 100% CO2, либо «M» для газовой смеси, состоящей из 75–80% аргона / остаточного CO2 (например, E71T-1C или E71T-1M).Для электрода из низколегированной стали обозначение защитного газа следует за обозначением состава осадка (например, E81T1-Ni1C). Напротив, самозащитные порошковые электроды, для которых не требуется защитный газ, не имеют обозначения защитного газа в своей классификации (например, E71T-8).

Некоторые электроды предназначены для использования исключительно со 100% CO2. Другие электроды предназначены для использования исключительно со смесью аргона и CO2. Третьи предназначены для использования либо со 100% CO2, либо со смесью аргона и CO2.В этом последнем случае электрод должен соответствовать требованиям обеих классификаций.

Сравнение типов защитных газов для сварки FCAW-G
При выборе защитного газа CO2 или смеси Ar / CO2 для порошковой сварки учитывайте следующие три точки сравнения:

1. Стоимость защитного газа
   Общие затраты на сварку являются важным фактором для многих компаний, и контроль этих затрат на сварку имеет решающее значение для поддержания рентабельности.Как правило, 80% общих затрат на сварку приходится на оплату труда и накладные расходы, а 20% — на материальные затраты; при этом на защитные газы приходится до четверти материальных затрат, или 5% от общих затрат на сварку. Если стоимость защитного газа является единственным решающим фактором, то можно добиться значительной экономии средств за счет использования CO2 вместо смеси Ar / CO2. Однако часто на общие затраты на сварку влияют и другие факторы, которые обсуждаются в следующих разделах.

   CO2 стоит меньше, чем смеси Ar / CO2, потому что это менее затратный газ для сбора, а его источники многочисленны и широко доступны во всем мире.CO2 обычно собирается как побочный продукт какого-либо другого процесса. В сварочной промышленности обычным источником является переработка или крекинг природного газа. С другой стороны, аргон можно собрать только из воздуха. Поскольку аргон составляет менее 1% атмосферы, необходимо обработать огромное количество воздуха, чтобы получить аргон в больших количествах. Для обработки воздуха требуются специальные воздухоразделительные установки. Установки разделения воздуха потребляют большое количество электроэнергии и расположены только в определенных регионах мира.

2. Общая привлекательность оператора и влияние на производительность
   При сравнении защитных газов для использования на электродах того же типа и размера, более плавная, мягкая дуга и более низкие уровни разбрызгивания наблюдаются при использовании смеси Ar / CO2, что приводит к повышению общей привлекательности для операторов , по сравнению с защитным газом CO2. Сварочная дуга в защитном газе CO2 имеет более шаровидный перенос дуги с более крупными размерами капель (обычно больше диаметра проволоки), что приводит к более жесткой и неустойчивой дуге и большему количеству брызг, влияющих на оператора.Сварочная дуга в смеси Ar / CO2 имеет больший перенос дуги при распылении с меньшими размерами капель (обычно меньше диаметра проволоки), что приводит к более гладкой и мягкой дуге и меньшему уровню разбрызгивания.

   Рис. 3. Сравнение переноса металла через дугу с CO2 (слева) и смесью 75% Ar / 25% CO2 (справа) с использованием тех же процедур сварки со скоростью подачи проволоки и напряжением.

   
   Еще одна особенность смеси Ar / CO2, которая увеличивает ее общую привлекательность для оператора благодаря более низкому уровню теплопроводности, заключается в том, что она имеет тенденцию сохранять сварной шов более горячим или более жидким по сравнению со сварным швом с CO2. . Это облегчает обработку лужи и смачивание валика у кончиков сварного шва. Это улучшение привлекательности для оператора особенно заметно при сварке в нерабочем положении (т. Е. Вертикально вверх и над головой). Некоторые производители обнаруживают, что, используя смесь аргона, менее опытные сварщики могут легче управлять дугой, что приводит к возможности сварки с более высоким уровнем производительности.

   Одним из недостатков смеси Ar / CO2 из-за высокого содержания аргона является то, что она излучает больше тепла в сторону сварщика, чем CO2. Это означает, что при сварке становится сильнее. Кроме того, сварочные пистолеты будут нагреваться больше при использовании смеси Ar / CO2 (горелки имеют более низкий рабочий цикл со смесью Ar / CO2, чем со смесью CO2). Это может потребовать использования более крупных пистолетов или потенциально повлечь более высокие ежегодные затраты на замену пистолетов и расходных деталей того же размера.
   

3. Качество сварного шва
   Как обсуждалось ранее, смесь Ar / CO2, по сравнению с CO2, имеет тенденцию сохранять сварочную ванну более текучей, облегчая обработку лужи и влажность валика на носках сварного шва.Некоторые производители считают, что это позволяет сварщикам улучшить профиль сварного шва и, как следствие, качество сварного шва. Кроме того, сварочная дуга в смеси Ar / CO2 производит меньше сварочных брызг. это приводит к более высокому качеству сварки и сокращению времени и затрат на очистку сварных швов. Более низкий уровень разбрызгивания может также снизить затраты на ультразвуковые испытания сварных швов, поскольку чрезмерное разбрызгивание необходимо сначала удалить, чтобы обеспечить надлежащий контроль сварных швов с помощью U.T. оборудование.
   
   Другой проблемой качества является восприимчивость защитного газа к газовым следам, которые не считаются дефектом сварного шва, а скорее косметическим дефектом.Следы, также называемые червячными следами или куриными царапинами, представляют собой небольшие бороздки, которые иногда появляются на поверхности сварного шва. Они вызваны растворенными газами в металле сварного шва, которые вышли до того, как лужа замерзнет, ​​но затем попадают в ловушку под шлаком после его затвердевания. Смесь Ar / CO2 более восприимчива к образованию газовых меток, чем при использовании защитного газа CO2. При использовании аргона в защитном газе происходит перенос дуги при распылении, что приводит к меньшему размеру капель металла и большему количеству капель.Это увеличивает общую площадь поверхности расплавленных капель, что приводит к более высокому уровню растворенных газов в металле сварного шва. Помимо типа защитного газа, существуют факторы, которые влияют на восприимчивость к газовым меткам, однако они выходят за рамки данной статьи.

Типичный защитный газ, используемый для некоторых основных применений и отраслей промышленности
За прошедшие годы тип защитного газа, используемый для сварки FCAW-G, был стандартизирован для некоторых основных приложений и отраслей.Например, для приложений с интенсивным напылением с использованием проволоки только плоского и горизонтального типа предпочтительнее использовать CO2, так как при использовании смеси Ar / CO2 в нижнем положении достигается небольшая выгода. Судостроительные верфи также обычно предпочитают использовать CO2, потому что его характеристики дуги доказали большую способность выжигать грунтовку на основном материале. В морской производственной индустрии Северной Америки окончательные проходы по вертикали вниз на сварных швах с Т-, Y- и К-образными канавками требуют очень гладкого контура сварного шва и минимального уровня разбрызгивания, что делает смесь Ar / CO2 предпочтительным защитным газом.Для некоторых регионов мира CO2 является предпочтительным газом для всех применений, поскольку подача аргона слишком непостоянна.

Заключение
При выборе защитного газа для приложений FCAW-G вы должны учитывать не только стоимость газа. Вместо этого рассмотрите все три точки сравнения, обсуждаемые в этой статье. Как каждый тип газа влияет на ваши общие затраты на сварку? Какой тип газа снижает общие затраты на выполнение одного фута или одного метра сварного шва? Некоторые производители считают, что преимущества смеси Ar / CO2 позволяют им улучшить качество и производительность.Для других производителей преимущества смеси Ar / CO2 не реализуются или не перевешивают экономию затрат на CO2. А для других производителей CO2 обеспечивает лучшую стоимость и преимущества для их конкретного сварочного применения. Для пользователей процесса FCAW-G выбор того, какой защитный газ использовать, должен основываться на том, как он наиболее положительно влияет на общие определяющие факторы стоимости, качества и производительности их сварочных операций. Затем, как только будет сделан выбор защитного газа, следует использовать электрод FCAW-G, предназначенный для этого конкретного защитного газа.

Том Майерс — старший инженер по приложениям в компании Lincoln Electric в Кливленде, штат Огайо.

Какой газ используется для сварки MIG: полное руководство

Выбор подходящего защитного газа для сварки MIG может значительно улучшить качество сварки, а также сэкономить время и деньги. Чтобы выбрать подходящий газ или газовую смесь, вы должны принять во внимание различные факторы, включая материал, метод переноса, стоимость и объем необходимой очистки.

Какой газ используется для сварки MIG? Для сварки MIG используется инертный газ. или сварка металла в среде инертного газа. Используйте инертный газ в качестве защитного газа. Защитный газ предотвращает попадание нежелательных загрязняющих веществ, таких как кислород и азот из воздуха, в зону сварки.

Защитные газы используются в некоторых сварочных процессах и состоят из инертного газа и / или полуинертного газа. Часто полуинертные или неинертные газы используются в небольших количествах и технически превращают процесс в процесс сварки GMAW, а не в процесс сварки MIG («Сварочные газы MIG», n.г).

В зависимости от того, свариваете ли вы черные или цветные металлы, ваши наиболее распространенные варианты будут варьироваться от смеси аргона и диоксида углерода до чистых форм того и другого. Также доступны более дорогие смеси для сварки нержавеющей стали. К негативным последствиям выбора неправильного типа газа относятся выгорание, непостоянный рисунок шариков, чрезмерное испарение и разбрызгивание.

Поначалу это может показаться ошеломляющим со всеми доступными опциями. Однако в этой статье я опишу ваши лучшие варианты сварки MIG на основе нескольких различных приложений.Я начну с краткого обзора того, что такое защитный газ и из чего состоят эти газы.

Инертные газы: аргон и гелий

Инертный газ или благородный газ — это газ, который при определенных обстоятельствах обладает высокой стойкостью к химическим изменениям. Аргон и гелий — два инертных газа, которые используются при сварке MIG и TIG. Аргон является наиболее часто используемым инертным газом для сварки MIG, как сам по себе, так и в смеси с одним или двумя другими газами. Аргон обеспечивает неглубокий, но более широкий провар сварного шва и стабильную дугу, в то время как гелий горит намного горячее, чем аргон, и стоит дороже («Сварочные газы MIG», n.г).

Как аргон, так и гелий склонны смешиваться с другими газами, поскольку оба они сравнительно дороги. Кроме того, смеси, состоящие только из инертных газов, таких как аргон и гелий, обычно ограничиваются использованием для цветных металлов, таких как алюминий и медь. Поскольку инертные газы устойчивы к химическим реакциям, они образуют меньше брызг, чем полуинертные газы. Еще одно соображение заключается в том, что, хотя гелий снижает пористость сварного шва, он также потребляет больше энергии, и необходимо проявлять большую осторожность, чтобы избежать выгорания и перегрева («Сварочные газы MIG», n.г).

Полуинертный газ и неинертный газ

Полуинертный газ все еще устойчив к химическим изменениям, но в меньшей степени, чем инертные газы. Двуокись углерода (CO2) — это полуинертный газ, который часто используется при сварке MIG, либо сам по себе, либо в небольшом количестве в смеси с инертным газом. Основные преимущества CO2 в том, что он дешевле инертного газа и позволяет глубже проникать в металл. Основным недостатком CO2 является то, что его более жесткие характеристики дуги приводят к большему разбрызгиванию, что, в свою очередь, требует большей очистки вокруг сварного шва («Сварочные газы MIG», n.г).

Кислород — это неинертный газ, который используется в очень небольших количествах для увеличения проплавления швов более толстых металлов и нержавеющей стали. Это звучит нелогично, поскольку кислород также ответственен за окисление и ржавчину, обнаруживаемую в дефектных сварных швах. Однако в очень небольших количествах (от одного до пяти процентов) он помогает стабилизировать дугу и дешевле, чем гелий («Сварочные газы MIG», н.у.).

Преимущества смесей C25 и аргон-CO2

Каждый из этих газов с различными свойствами имеет свои преимущества и недостатки, и существуют различные смеси, разработанные для конкретных целей.Одна из наиболее распространенных газовых смесей для сварки MIG — это смесь 75 процентов аргона и 25 процентов углекислого газа, известная как C25. Также широко распространены смеси, состоящие из 80 процентов аргона и 20 процентов CO2, а также 90 процентов аргона и 10 процентов CO2 («Сварочные газы MIG», н.у.).

Хотя C25 дороже, чем 100-процентный CO2, он дешевле, чем 100-процентный аргон. Чем выше содержание аргона, тем выше цена. В то же время сварочный профиль C25 намного уже и приводит к меньшему разбрызгиванию и очистке, чем при 100% CO2.Для большинства применений при сварке MIG C25, вероятно, будет вашим предпочтительным газом («Сварочные газы MIG», нет данных).

Хотя C25 является наиболее распространенным вариантом, ваш метод переноса сварки также определит оптимальный газ для вас. Защитные газы с содержанием двуокиси углерода 25% или выше лучше всего подходят для сварки коротким замыканием или дугой. Более высокие уровни аргона лучше подходят для шарового переноса и дуговой сварки со струйным переносом, поскольку они помогают ограничить разбрызгивание. Опять же, большой компромисс здесь — стоимость («Сварочные газы MIG», прим.г).

Лучший газ для сварки низкоуглеродистой стали

C25 и 100-процентный CO2 являются наиболее часто используемыми газами для углеродистой стали с некоторой смесью аргона, диоксида углерода и кислорода, часто также рекомендуется («Сварочные газы MIG» , nd). Мягкая сталь или низкоуглеродистая сталь легче сваривать или обрабатывать, и она более доступна, чем высокоуглеродистая сталь. Низкое содержание углерода в мягкой стали и более низкие уровни других металлических сплавов, делая ее более доступной, также делают ее более склонной к окислению и ржавчине («What is Mild Steel?», 2016).

Защитные газы, состоящие исключительно из инертного газа, такого как аргон, не подходят для сварки стали методом MIG, поскольку они часто приводят к поднутрению и некрасивому, непоследовательному шву («Сварочные газы MIG», н.о.). Поднутрение — это небольшая канавка в верхней части сварного шва, которая была прорезана в основном металле из-за непостоянной скорости движения или высокого напряжения.

Смеси аргона и кислорода от одного до пяти процентов являются обычными для промышленного применения, например, в автомобильной промышленности для углеродистой и нержавеющей стали («Аргоно-кислородные сварочные смеси», 2012 г.).Риск окисления и ржавчины из-за этих кислородных смесей, очевидно, возрастает с более низким содержанием углерода в мягкой стали.

Tri-mix и нержавеющая сталь

Для нержавеющей стали иногда используется тройная смесь гелия, аргона и диоксида углерода или гелия, аргона и кислорода. Одним из примеров может быть тройная смесь из 90% гелия, 7,5% аргона и 2,5% CO2. Опять же, добавленные уровни гелия увеличивают тепло, в то время как кислород помогает проникать в более толстые металлы и стабилизировать дугу.И CO2, и гелий требуют более высоких напряжений для поддержания стабильной дуги, а гелий — самый дорогой из инертных газов. Более доступным и распространенным вариантом для нержавеющей стали является C2, который состоит из 98 процентов аргона и 2 процентов углекислого газа («Сварочные газы MIG», н.у.).

Подойдет ли один и тот же газ для сварки MIG и TIG?

Сварка TIG или сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа — это еще один вид сварки, в котором используется инертный газ. Однако при сварке TIG используется только инертный газ.Также называемая GTAW (газовая дуговая сварка вольфрамом), сварка TIG основана только на аргоне, гелии или их смеси. Хотя технически возможно сваривать смесями, содержащими газы, такие как углекислый газ или кислород, это не рекомендуется. Двуокись углерода приведет к вспышкам, перегреву и вызовет беспорядок (Nguyen, 2015).

Поскольку для сварки TIG требуется 100-процентный инертный газ, вы потенциально можете использовать 100-процентный аргон для сварки TIG, имея возможность использовать тот же газ для сварки MIG тонкого алюминия (менее ½ дюйма).Для большинства других сварочных операций MIG, особенно для стали, не рекомендуется использовать 100-процентный аргон. Кроме того, поскольку сварка TIG обеспечивает лучшую сварку алюминия с использованием того же газа, трудно понять, почему вы не стали бы просто использовать 100-процентный аргон для сварки алюминия TIG. Если вы много занимаетесь сваркой TIG и MIG, наличие одного баллона с C25 и одного баллона со 100-процентным аргоном может обеспечить широкий спектр применений.

Чтобы узнать больше о различиях между сваркой MIG и TIG, нажмите здесь!

Баллоны с газом для сварки MIG

Газовые баллоны или баллоны доступны в различных размерах, таких как 20, 40, 80, 125, 150, 250 и даже 330 кубических футов.Для чего-то, что вы собираетесь часто перемещать, вы, вероятно, ищете что-то от 20 до 125 CF. Газовые баллоны имеют высоту от 14 до 55 дюймов, а меньшие по размеру могут весить от 13 до 71 фунта, поэтому важно учитывать, как часто вы собираетесь перемещать баллон (Jones, 2019).

Другой вариант — купить или арендовать больший бензобак или баллон для больших объемов работ. Многие сварщики делают это для цилиндров размером более 125 CF. Одним из основных преимуществ больших баллонов является то, что вы будете платить гораздо меньше за кубический фут газа, чем за меньшие баллоны (Jones, 2019).

На газовых баллонах проштампованы месяц и год последней сертификации. Обычно это длится пять лет, если рядом с датой нет отметки в виде звезды. Это означает, что сертификат действителен в течение десяти лет (Byers, 2019).

Давление сварочного газа MIG

Для большинства газовых регуляторов давление газа (PSI) от регулятора расхода газа или трубопровода устанавливается на уровне от 25 до 80 фунтов на квадратный дюйм. Регуляторы, предназначенные для CO2, обычно имеют диапазон от 50 до 80 фунтов на квадратный дюйм.На пути к шлангу сварочного пистолета это давление снижается с помощью игольчатого клапана или отверстия диаметром около 0,025 дюйма, которое обычно предварительно установлено на заводе в диапазоне от 3 до 8 фунтов на квадратный дюйм. Необходимое давление зависит от ограничений в сопле пистолета, вызванных разбрызгиванием, или ограничений в кабеле пистолета (Uttrachi, 2019).

Когда такие ограничения возникают в большинстве систем потока газа, которые используют такую ​​систему «дросселирования» или «критического потока», автоматическая компенсация потока газа регулируется для поддержания скорости потока газа в среднем на уровне 5 фунтов на квадратный дюйм.Это связано с тем, что давление газа за штуцером составляет не менее 25 фунтов на квадратный дюйм (Uttrachi, 2019).

Недостатком этого является то, когда вы останавливаетесь сварки, а газ по-прежнему течет, давление газа будет расти в подающем шланге на том же уровне, что и ваш газовый регулятор. Затем, когда вы снова начнете сварку, газ выйдет из сопла сварочной горелки. Это не только пустая трата газа, но и втягивание загрязняющих веществ, таких как влажный воздух, в поток газа и зону сварки (Uttrachi, 2019).

Попытки предотвратить эти отходы газа привела к разработке регуляторов потока газа ниже давления на основе 3 до 8 PSI, необходимых в подающем шланге.Однако это устраняет автоматическую компенсацию потока газа, обеспечиваемую системой засорения потока, и может привести к плохим запускам. В отличие от относительно постоянной скорости потока, достигаемой в обычных системах, испытания регуляторов низкого давления выявили колебания скорости потока газа в диапазоне от 16 до 37 кубических футов в час (Uttrachi, 2019).

Расход сварочного газа MIG

Не путать с давлением газа (PSI), расход газа измеряется в кубических футах в час (CFH).Скорость потока газа должна быть достаточно высокой, чтобы защитить сварной шов, но слишком высокая настройка может фактически засасывать воздух в сварной шов («Сварочные газы MIG», н.у.).

Находясь в замкнутом пространстве, настройка может составлять всего 15 кубических футов в минуту, хотя при осадке может потребоваться что-то ближе к более высокому рекомендуемому пределу диапазона около 50 кубических футов в час. Правильный поток газа также зависит от диаметра сопла. Всегда проверяйте рекомендации производителя для вашего сварочного оборудования.

Диаграмму сварки MIG, показывающую рекомендации по расходу газа, обычно можно найти в сварочном аппарате.Тем не менее, это рекомендации, и поиск наилучшей настройки расхода газа требует некоторой степени проб и ошибок («Сварочные газы MIG», н.у.).

Среди других факторов, которые следует учитывать при настройке скорости потока, являются сварочная поверхность и скорость сварки. Сварка плоских поверхностей требует более высокого расхода газа, чем сварка материалов с канавками. Угловые швы обычно требуют минимальной скорости потока, поскольку они защищены от сквозняков, в то время как стыковые швы требуют более высокого расхода газа, поскольку это не так.Увеличение скорости сварки также потребует большего потока газа, как и сварка более толстого материала.

Срок службы газа во многом зависит от расхода газа. Относительно легко рассчитать время сварки, разделив объем цилиндра в кубических футах (CF) на расход регулятора в кубических футах в час (CFH).

Допустим, вы находитесь в помещении и используете низкую настройку CFH, равную 15. С цилиндром объемом 20 кубических футов у вас будет около часа 18 минут времени сварки MIG.С большим баком 125 CF при тех же настройках это составит около 8 часов 18 минут. При более высоком значении, например 40 CFH, это будет всего полчаса для цилиндра 20 CF и три часа для цилиндра 125 CF (Jones, 2019).

Выберите то, что лучше всего подходит для вас

Если вы ищете лучший вариант, доступный для сварочного защитного газа MIG с самым широким применением, 75 процентов аргона и 25 процентов CO2 или что-то близкое к этому, например, 80 / 20 mix, вероятно, будет вашим лучшим выбором.Если у вас ограниченный бюджет и вы не против убрать немного лишних брызг, углекислый газ дешевый и отлично подходит для любительской сварки или экспериментов. Для сварки алюминия методом MIG или для сварки TIG в целом лучше всего подойдет 100-процентный аргон.

Нержавеющая сталь — это то место, где все становится дороже из-за более высоких уровней гелия, смешанного с аргоном и CO2 или кислородом. Даже там у вас есть выбор менее дорогого C2 с миксом 98/20.

Всегда учитывайте, какие материалы вы пытаетесь сваривать, и старайтесь максимально использовать расход газа.Помните, что ваш выбор газа и скорость потока газа являются ключом к равномерному рисунку валика и предотвращению перегрева материала. Проконсультируйтесь с рекомендациями производителя по настройкам расхода газа и поэкспериментируйте, чтобы выбрать, что лучше всего подходит для вас.

Ссылки

Смеси для аргонно-кислородной сварки. (2012). Получено с https://www.praxairdirect.com/Industrial-Gas-and-Welding-Information-Center/Welding-and-Fuel-Gases/StarGold/Argon-Oxygen.html

Byers, B. (2019).Размеры резервуаров с аргоном для сварки MIG, лучшие советы и хитрости. Получено с https://welditmyself.com/argon-tank-sizes/

Jones, D. (2019). Газовый баллон какого размера для сварки MIG? Пришло время принимать решения. Получено с https://welditu.com/welding/tips-mig/what-size-gas-cylinder/

MIG Welding Gases. (нет данных). Получено с https://gowelding.org/welding/mig-gmaw/gasses/

Nguyen, O. (2015). Что такое GTAW (газовая вольфрамовая дуговая сварка)? Получено с https://www.weldingschool.ru / блог / сварка / what-is-gtaw-gas-tungsten-arc -aving /

Уттрахи Дж. (2019). Контроль и оптимизация защитного газа MIG. Получено с http://netwelding.com/Shielding_Gas_Control_Download.pdf

Что такое мягкая сталь? (2016). Получено с https://www.metalsupermarkets.com/what-is-mild-steel/

Металлы | Бесплатный полнотекстовый | Механизм уменьшения пористости при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов путем изменения угла дуги

1. Введение

Дефекты сварных швов, такие как поры, являются важными факторами, определяющими качество сварки [1,2,3].Было обнаружено, что количество, размер и морфология дефектов серьезно ухудшают стойкость сварных швов при различных уровнях напряжения [4,5]. Если бы образование пористости можно было уменьшить или, в идеале, исключить, то это дало бы существенные преимущества в конструкционных приложениях [6]. Один из способов уменьшения пор сварного шва — снизить содержание газовых компонентов в расплавленном металле. Конкретные меры включают усиление защиты ванны расплава и дуги, например улучшение защиты ванны расплава путем увеличения давления защитного газа [7].Другой способ — уменьшить состав газа в сварочных материалах и основных материалах, которые попадают в ванну расплава [8]. Оптимизация параметров сварки — это обычно подход, который рассматривается [9,10,11]. Другой способ уменьшить количество пор сварного шва — помочь пузырькам перетекать и выходить из расплавленного металла. Во время сварки применялась дугово-ультразвуковая технология, чтобы предотвратить образование пор, а пузырьки смогли вырваться наружу благодаря применению ультразвуковой частоты [12,13,14].Лазерная сварка с использованием горячей проволоки — очень эффективный метод предотвращения образования пор [15]. Изменение давления дуги и чередование защитного газа — это способы создать перемешивающее действие в жидком металле сварного шва и уменьшить количество пор в сварных швах [16]. Небольшие поры сварного шва размером менее 300 мкм перераспределяются или удаляются путем переплавки сварных швов за счет наплавки вольфрамовой сваркой в ​​среде инертного газа (TIG) [17]. Для исследования пористости при сварке использовались следующие подходы. Во время процесса сварки поток расплавленной ванны и динамическое поведение замочной скважины наблюдались с помощью высокоскоростной видеокамеры, а изменение температуры сварного шва определялось с помощью инфракрасной (ИК) тепловизионной системы.Для готового сварного шва морфология пор и типы пор были проанализированы с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионной спектроскопии (EDS) [1,15,18]. Для анализа уровня пористости в сварных швах использовались неразрушающие ультразвуковые или лазерные ультразвуковые методы [13,14,19]. Рентгеновские методы также стали широко используемыми методами обнаружения пор в сварных швах [20,21]. Промышленная компьютерная томография (ICT) использовалась для определения пористости и количества пор в изготовленных деталях и в одном сварном шве [6,18].

В настоящее время существует мало исследований о влиянии угла дуги на сварочные поры. Цель исследования — исследование механизмов снижения пористости при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов за счет изменения угла дуги.

Для наших целей в качестве исследуемого материала выбран материал из алюминиевого сплава, который легко образует поры сварного шва. Взаимосвязь между порами сварного шва и углом дуги изучается цифровым методом, ICT и специальным программным пакетом. Проведен теоретический анализ сил в ванне расплава и обсуждаются механические причины, приводящие к изменению пор.Температурное поле ванны расплава во время сварки измеряется инфракрасной тепловизионной системой, а также обсуждается причина, по которой форма ванны расплава уменьшает поры при изменении угла наклона дуги.

2. Материалы и методы

Материал сварочного образца — алюминиевый сплав 6061; размер образца 180 мм × 75 мм × 2 мм. В качестве материала сварочной проволоки использовался присадочный металл ER5356 диаметром φ1,2 мм. Состав сварочных материалов представлен в таблице 1.В качестве защитного газа использовался аргон (99,9%).

Источником сварочного тока служила система CMT Advanced 4000 R NC. Чтобы избежать плохой повторяемости из-за ручной сварки, для движения сварочной горелки использовался робот (KR5 R1400) (KUKA Roboter GmbH, Аугсбург, Бавария, Германия).

Сварку проводили на постоянном токе с обратной полярностью. Следующие параметры сварки были постоянными: сварочный ток 66 А, скорость сварки 0,0060 м / с, поток защитного газа 15 л / мин, длина удлинителя проволоки 12 мм и комнатная температура (приблизительно 20 ° C).Изменившееся условие сварки — это углы дуги. Изменяющийся угол наклона сварочной горелки показан в таблице 2.

Был принят метод обратной сварки. Наплавочный шов на образце использовался, чтобы избежать неблагоприятного влияния различных форм соединений основного металла на результаты. Чтобы оксидная пленка на поверхности образца не влияла на результаты испытаний, поверхность образца шлифовали наждачной бумагой с зернистостью 200 в течение 2 минут перед каждым процессом сварки, чтобы преобразовать гладкую поверхность в шероховатую.После шлифовки сразу же приступили к сварке.

Инфракрасный термометр E95 (FLIR) (FLIR Systems, Inc., Бостон, Массачусетс, США) использовался для измерения температурного поля ванны расплава во время процесса сварки, а расстояние между головкой зонда и сварным образцом составляло 1000 мм. .

Сварные образцы сканировали на оборудовании ICT (XRayWorkX) (North Star Imaging, Inc., Сент-Пол, Миннесота, США) при напряжении 200 кВ и токе 80 мкА. Готовые образцы хранились на объективном столе устройства ICT, как показано на рисунке 1.Параметры сканирования следующие: размер фокусного пятна 16 мкм; использовались режим фокусного пятна микрофокусировки и тип непрерывного сканирования. Коэффициент излучения образца 0,06, температура в помещении 20 ° С, температура измерения 300–1500 ° С; температура отражения составляла 20 ° C.

Модели, отсканированные с помощью ICT, были обработаны с помощью программы VGSTUDIO (FLIR Systems, Inc., Бостон, Массачусетс, США). Для каждого образца была установлена ​​трехмерная система координат и получены пространственные координаты каждого центра поры.Были рассчитаны радиус посадки, объем и поверхностная площадь каждой поры, и был получен вид в перспективе пор в сварном шве.

Минимальный радиус, проанализированный этим методом, составил 0,1 мм. Длина сварного шва 100 мм.

3. Результаты

3.1. Сварные поры в перспективе сварных швов в пространстве

На рис. 2 показан вид в перспективе в пространстве на поры в сварных швах, обработанных с помощью программного обеспечения VGSTUDIO, с углом наклона сварочного пистолета 15 °. Можно увидеть расположение, форму и размер пор, а также их распределение.Цифровой анализ пор в сварном шве проводился следующим образом:

3.2. Угол дуги и количество пор

Угол между осью сопла сварочной горелки и вертикальной линией верхней поверхности образца на разрезной поверхности в направлении длины сварного шва определялся как угол скоса или угол наклона, и это была всего лишь переменная в экспериментах.

Примечание: Метод, использованный в исследовании, позволяет идентифицировать только поры диаметром 0,1 мм и менее 0.1 мм расценивается как погрешность системы на рисунке 3. Когда ось сопла сварочной горелки перемещалась из направления, перпендикулярного образцу, в направлении, параллельном образцу и по длине сварного шва, она становилась посчитал, что угол скоса изменился с малого до большого значения. Если изменение угла было очень небольшим (≤5 °), количество сварных пор не изменилось. После этого по мере увеличения угла наклона количество сварных пор уменьшалось. Произошел монотонный спад, как показано на Рисунке 3а.Это показывает, что с увеличением угла скоса количество пор в сварном шве уменьшалось. По полученным данным на графике использованы B-сплайновые кривые.

3.3. Угол дуги и радиус, объем и площадь поверхности пор

Было 4 вида радиусов, объема и площади поверхности для описания пор сварного шва, которые включали максимальный радиус, минимальное, среднее и совокупное значение радиуса, объема и площади поверхности. поры в каждом сварном шве, как показано на рис. 3b – d. Минимальный радиус пор в каждом сварном шве существенно не изменился при увеличении угла скоса, и был монотонный наклон с небольшой тенденцией к увеличению, как показано на рис. 3b.Тенденция для наибольшего радиуса пор в каждом сварном шве имела приблизительно W-образную кривую при увеличении угла скоса, а наименьший радиус пор имел место при угле скоса 15 °. Средний радиус всех пор в каждом сварном шве также имел небольшую тенденцию к увеличению. Для суммы значений общего радиуса пор в каждом сварном шве сумма почти не изменилась, но немного увеличилась, когда угол наклона был ниже 5 °; после этого по мере увеличения угла скоса сумма значений общего радиуса пор уменьшалась и имела монотонный спад и вогнутую кривую.

При увеличении угла скоса от 0 ° до 35 ° минимальный объем, средний объем и совокупный объем пор в каждом сварном шве изменяются так же, как и изменение радиуса поры. Изменение для наибольшего объема пор сварного шва было только другим и имело N-образную кривую. Наименьший объем пор в сварном шве был также при угле скоса 15 °, но максимальный объем пор был при угле скоса 10 °.

Поверхностная площадь и объем пор сварного шва имели ту же тенденцию, поскольку угол скоса увеличивался с 0 ° до 35 °.

Радиус, объем и поверхностная площадь пор имеют следующие правила:

(i)

Среднее значение всех пор в каждом сварном шве имело небольшую тенденцию к увеличению;

(ii)

Суммарное значение пор в каждом сварном шве немного увеличилось.

, когда угол наклона был ниже 5 °, а после этого — по мере увеличения угла скоса — суммарное значение поверхностной площади пор уменьшалось и имело монотонное уменьшение и выпуклую форму.

4. Обсуждение

4.1. Причины образования пор в сварных швах из алюминиевого сплава

Основной металл и сварочный материал в тепле дуги плавятся с образованием ванны расплава, а водород из основных и сварочных материалов или вспомогательных материалов попадает в ванну расплава из-за недостаточного защита в процессе сварки. Процесс в основном происходит в передней и средней части ванны расплава.

Жидкость из алюминиевого сплава имеет относительно высокую растворимость водорода, поэтому легко растворить большое количество водорода в ванне расплава алюминиевого сплава.С другой стороны, растворимость водорода резко снижается, когда расплав алюминиевого сплава становится твердым, поэтому большое количество водорода из кристаллизованного твердого вещества попадает в жидкость алюминиевого сплава на фронте затвердевания [6].

Поскольку материалы из алюминиевого сплава являются хорошими проводниками тепла, скорость охлаждения ванны расплава была очень высокой, а образование дендритов было сильным во время затвердевания из-за высокой степени переохлаждения во время процесса охлаждения.

Осажденные атомы водорода объединяются, образуя молекулы водорода, которые объединяются с образованием пузырьков водорода, которые зарождаются, растут и всплывают вверх.Большинство пузырьков не успевают перетекать и высвобождаться с поверхности ванны расплава и остаются в затвердевшем сварном шве, образуя поры. С другой стороны, дендриты препятствуют выходу пузырьков из ванны расплава. Этот кристаллический процесс происходит в нижней части задней половины расплавленного металла.

4.2. Тенденции изменения размера пор

Общее количество пор в каждом сварном шве значительно уменьшилось, как показано на рисунке 3a, по мере увеличения угла наклона α. Средний радиус, средний объем и средняя площадь поверхности поры в одиночном сварном шве немного увеличились при увеличении угла наклона α, как показано на рис. 3b – d.Далее обсуждаются причины этих явлений.

4.3. Силы, действующие на расплавленный металл сварного шва

Схематическая диаграмма силы расплавленной ванны показана на рисунке 4a. Во время GTAW в ванне расплава присутствовали дуга, сила Лоренца, сдвиг плазмы, сила плавучести и силы Марангони [22]. В этом исследовании также было обнаружено воздействие капель металла на ванну расплава во время процесса дуговой сварки металлическим электродом в газе. Сдвиг плазмы был вызван движением плазмы дуги радиально наружу по поверхности сварочной ванны, вызывая силу сопротивления, и, следовательно, был функцией динамической вязкости и радиальной скорости защитного газа [22].

4.4. Силы, действующие на пузырьки

Чтобы понять механизм образования пор и влияние водорода на порообразование, необходимо рассмотреть три основных аспекта: (i) динамику зарождения пузырьков в расплаве, (ii) движущая сила для роста пузырьков и (iii) течение пузырьков в сварочной ванне и их захват [6].

Сила плазмы действует на верхнюю поверхность ванны расплава, и ее направление перпендикулярно высоте ванны расплава. Пузырьки неферромагнитны и на них не действует сила Лоренца.

Предполагается, что влияние силы капли, силы плазмы и силы Лоренца для пузырьков было слишком малым, чтобы его можно было учесть. Силы, действующие на пузырьки в ванне расплава, показаны на рисунке 4b. Силы, действующие на пузырьки, включали плавучесть жидкости fb, собственную силу тяжести fg и объединенную силу fpd разности давлений между различными частями объема. Когда пузырьки движутся в жидкости, они также испытывают вязкое сопротивление fvr, которое называется внутренним трением.На пузырьки в ванне расплава также воздействовала сила дуги. Механическая формула для плавающих пузырьков была установлена ​​следующим образом для всех сил, действующих на пузырь.

Плавучесть жидкости fb и объединенная сила fpd — это мощность, способствующая плаванию пузырька в ванне расплава, а вязкое сопротивление fvr, сила тяжести пузырька fg и сила дуги farc обеспечивают сопротивление пузырьку всплыванию. fg — притяжение Земли к газу в пузыре и очень мало.

Если формула (1) верна, пузырьки могут подниматься и могут выходить за пределы металлической поверхности ванны расплава, если времени достаточно. Если формула (1) неверна или если формула (1) верна, но времени недостаточно, пузырьки останутся в ванне расплава и в конечном итоге образуют поры в сварном шве.

Обсуждается влияние силы дуги на пузырьки в ванне расплава, поскольку силы fb и fvr постоянны, а fpd и fg малы по мере изменения угла наклона, поэтому мы предположили, что все они постоянны в течение периода выживания пузырьков. .

Эта работа в основном исследует влияние наклона дуги на все силы. До и после наклона дуги, если для сил нет изменений или изменение достаточно мало, чтобы его можно было игнорировать, это не будет обсуждаться.

4.5. Вертикальный компонент силы дуги

Сила дуги непосредственно действует на поверхность ванны расплава и создает давление на жидкий металл. Давление передается пузырьку через металлическую жидкость на рис. 5а. Эта сила давления предотвращает подъем пузырьков в жидком металле.Когда сварочный пистолет наклонен, сила дуги также образует угол наклона по отношению к поверхности ванны расплава. Сила вертикального направления, действующая на пузырь, останавливает подъем пузырьков, как показано на рисунке 5b: где f1 — составляющая силы дуги в вертикальном направлении и имеет косинусную связь с углом наклона α. Сила дуги, перпендикулярная поверхности сварочной ванны, f1 вызывает конвекцию расплавленного металла, направление его движения как показано на рисунке 4a.Конвекция может привести к тому, что сила, действующая на пузырь, будет направлена ​​вниз, что не позволит пузырькам подняться.

Какая связь между тенденцией изменения пористости сварного шва и углом наклона дуги?

На самом деле силы, действующие на пузырек в ванне расплава, сложны, и их трудно проверить и наблюдать напрямую, поэтому трудно получить закон изменения пузырей на основе количественного анализа сил пузырей. Влияние наклона дуги на изменение пор сложнее провести количественный анализ.Чтобы иметь возможность анализировать влияние наклона дуги на пузырьки, исходя из известных результатов, то есть результатов для пор наблюдают, чтобы найти закон, а затем предположить тенденцию силы, действующей на пузырь.

На рис. 6а показана контрастная кривая для количества реальных пор и количества пор, рассчитанных в соответствии с косинусом угла наклона дуги. На рис. 6б показана контрастная кривая для фактического общего объема пор и общего объема, рассчитанного по косинусу угла наклона дуги.На рисунке 6 можно увидеть, что количество и общий объем пор сварного шва приблизительно соответствуют тенденции расчета количества и общего объема в соответствии с косинусом угла наклона дуги. Из формулы (2) также существует закон косинуса между силой f1 и углом дуги α, то есть количество пор и общий объем сварного шва имеют аналогичную тенденцию с изменением силы вертикального деления дуги.

Таким образом, можно сделать вывод, что вертикальная составляющая силы дуги является одним из основных факторов, влияющих на поры сварного шва.

Формула (1) в вертикальном направлении, следовательно, может быть изменена на Формулу (3):

Значение f1 уменьшается с увеличением угла α. Это означает, что правая часть формулы (3) уменьшается, поскольку наклон сварочной горелки не вызывает других сил, изменяющих подъем пузыря. То есть сила сопротивления уменьшается, и пузырю требуется меньше времени, чтобы переполниться и выйти из ванны расплава. Следовательно, в сварном шве меньше пузырей.

Приведенный выше результат показывает, что уменьшение вертикального сопротивления, вызванное наклоном сварочной горелки, является одним из важных факторов, приводящих к уменьшению количества и общего объема пор.

4.6. Горизонтальная составляющая силы дуги и мощности перемешивания

При наклоне горелки сила дуги, действующая на поверхность ванны расплава, разлагает горизонтальную составляющую силы как функцию от α, как показано в Формуле (4): где f2 — горизонтальная составляющая силы дуги, которая имеет синусоидальную зависимость от угла наклона α.

Значение f2 способствует тому, что расплавленный металл в передней и средней части ванны расплавленного металла течет к задней части ванны расплава, поэтому он оказывает перемешивающее действие на ванну расплава.

Как наклон сварочного пистолета способствует увеличению среднего размера пор на Рисунке 3? При наклоне сварочного пистолета из-за перемешивающего эффекта f2 образуется поток жидкого металла. Это движение металлической жидкости заставляет пузырьки и молекулы водорода с фронта затвердевания в ванне расплава перемещаться вместе. Это движение не только способствует накоплению молекул водорода, но и формирует ядра пузырьков водорода, а также способствует интеграции молекул водорода в существующие пузырьки.Значение f2 ускоряет рост пузырьков в ванне расплава. Следовательно, средний радиус и средний объем увеличиваются с увеличением угла наклона α, как показано на рис. 3a, c.

Кроме того, поток расплавленного металла на фронте затвердевания заставляет пузырьки выходить из дендритов, которые их блокируют, так что больше пузырьков может всплыть вверх.

Перемешивающая сила f2 облегчает увеличение размера пузырьков и получение плавучести для всплытия. Это еще один способ, которым пузырьки легко преодолевают сопротивление, плавая вверх в ванне расплава.По этим причинам уменьшается количество пор сварного шва.

4.7. Угол дуги и форма ванны расплава

Как изменяется форма ванны расплава при изменении угла наклона дуги? Следующий текст представляет собой теоретический анализ.

Угол наклона дуги является единственным изменяющимся фактором при анализе, и все остальные параметры сварки и другие условия не меняются. Следовательно, нет необходимости учитывать изменения теплофизических свойств сварочных материалов, дуг и окружающей среды.

Для удобства анализа сделаны следующие предположения.

(1)

Предполагая, что столб дуги представляет собой цилиндр, столб дуги не распространяется вдоль его длины;

(2)

Дуга изолирована снаружи, теплообмен с окружающей средой отсутствует;

(3)

Температура на линии, параллельной оси дуги, везде одинакова в точке;

(4)

Температуры в каждой точке основного металла равны.

В поперечном сечении дуги температура отличается в разных точках от центра дуги. Самая высокая температура находится в центре дуги, но ниже снаружи. Когда температура определенного пятна дуги на участке нагрева ниже определенного значения, это не может привести к расплавлению основного материала. Напротив, материал мог быть расплавлен только при температуре дуги выше определенного значения. Все точки дуги, которые могут расплавить основной материал, образуют цилиндр, этот цилиндр в дуге определяется столбцом плавящей дуги, а область основного материала под столбом плавящей дуги плавится, образуя ванну расплава, как показано на рисунке 7a.Изменения формы ванны расплава под столбом дуги плавления на поверхности основного материала обсуждаются только ниже. Когда угол наклона начал увеличиваться с 0, форма ванны расплава также изменилась с круга на эллипс на поверхности основного металла. Малая ось эллипса равна диаметру столба плавящейся дуги, а длинная ось эллипса имеет косинусную связь с углом наклона α, как показано на рисунке 7b. где L — длинная ось эллипса, а также длинная ось ванны расплава, D — диаметр столба дуги плавления.

Когда дуга наклонена от 0, длинная ось эллипса прямо пропорциональна обратной величине косинуса угла наклона α из уравнения (6).

Когда дуга наклоняется, площадь плавления верхней поверхности основного материала изменяется с круга на эллипс, а площадь плавления увеличивается, а плотность мощности дуги уменьшается, а плотность энергии на единицу площади также может уменьшаться. Следовательно, форма ванны расплава все еще эллиптическая, но ее размер меньше, чем тот, который приведен выше теоретического анализа.

При наклоне дуги от 0 форма ванны расплава меняется с круга на эллипс, и время присутствия жидкого металла увеличивается.

4.8. Угол дуги и длина расплавленной ванны

Фактически, дуга будет рассеивать тепло наружу, поэтому вдоль оси дуги существует градиент температуры; столбик дуги будет расходиться по длине, а форма дуги в основном имеет форму колокола или усеченного конуса. Температура в разных точках основного металла также различается во время процесса сварки.Влияние этих реалистичных факторов на форму ванны расплава более сложное. Следовательно, поле температуры сварки измерялось термометром в дальней инфракрасной области для определения формы и размера ванны расплава.

Взаимосвязь между длиной ванны расплава и углом дуги анализируется ниже.

В таблице 3 показаны форма и размер ванны расплава в точке 0,5 с, а также в одной, двух и трех секундных точках под разными углами дуги. Форма ванны расплава определяется как область выше точки плавления алюминия, то есть 660 ° C в таблице 3.Ванна расплава в точке 0,5 с может рассматриваться как исходная форма ванны расплава. Из таблицы 3 видно, что первоначальная форма ванны расплава изменяется с круга на эллипс с увеличением угла дуги. Ванна расплава имеет вид круга в точке 0,5 с и точке 1 с, а приблизительная круглая ванна расплава тянет за собой хвост в точке 2 и 3 с, когда дуга не наклонена. Когда дуга наклонена, ванна расплава становится эллиптической. По мере увеличения наклона дуги длинная ось эллипса увеличивается, это означает, что длина ванны расплава увеличивается, а ширина ванны расплава остается постоянной в разных точках.Длина ванны расплава самая большая в точке 3 с, длина ванны расплава в точке 2 с короче, чем в точке 3 с, длина ванны расплава в точке 0,5 с самая короткая. Длина ванны расплава в точке 3 с кажется слишком большой, и это связано с малым размером образца и небольшой теплоемкостью.

Длина ванны расплава в четырех точках увеличивалась с увеличением угла наклона дуги. Это означает, что расплавленный металл существовал в течение продолжительного времени в ванне расплава, и было увеличенное количество времени для того, чтобы пузырьки переполнились и покинули ванну расплава, поэтому количество пор было уменьшено.

4.9. Анализ течения расплавленного металла

Путь и направление течения расплавленного металла в ванне расплава показаны на рисунке 8 под действием силы дуги. Когда дуга направлена ​​вертикально к поверхности ванны расплава, давление силы дуги действует на поверхность расплавленного металла. Давление силы дуги наибольшее в центре, а давление наименьшее в окружающей ванне расплавленного металла. Путь и направление потока расплавленного металла — вниз в центре, и при касании дна ванны расплава направление потока меняется вдоль дна к внешним краям ванны расплава, как показано на Фигуре 8a.Когда дуга наклонена, под действием горизонтальной составляющей силы дуги, то есть силы перемешивания ванны расплава, больше жидкого металла течет к хвостовой части ванны расплава, а меньше жидкого металла течет вперед, как показано на рисунке 8b. Наклон дуги увеличивает длину пути прохождения большей части жидкости. С другой стороны, длинная ось эллипса ванны расплава также становится длиннее. Эти два фактора накладываются друг на друга, и большая часть жидкости течет дольше и существует больше времени, что способствует росту и переполнению пузырьков.Тем самым снижается пористость металла шва.

4.10. Влияние удара капли

Капля периодически проходит в ванну расплава. Влияние перехода капли на ванну расплава анализируется ниже.

Когда дуга перпендикулярна поверхности ванны расплава, сила тяжести капли совпадает с направлением силы дуги, а направление движения капли — вертикально вниз. Капля обычно падает в центре ванны расплава, и сила удара, действующая на ванну расплава, направлена ​​вниз в области контакта с каплями, а затем капли толкают жидкость в другой области, чтобы двигаться наружу, как показано на Рисунке 9a.Воздействие перехода капли вызывает силу, направленную вниз на пузырь, и предотвращает подъем пузырьков. Когда дуга наклонена, за исключением эффектов, описанных выше, под действием горизонтальной составляющей силы дуги капля создает горизонтальную скорость движения. . Когда он переходит в ванну расплава, на него накладывается движение жидкости ванны расплава, анализируемое в 4.9. Больше жидкости перемещается к хвостовой части расплавленной ванны, и скорость движения к хвостовой части увеличивается. Движение капель показано на рисунке 9b.После наклона дуги переход капель заставляет больше жидкости течь к хвосту и повышать скорость потока расплавленного металла. Молекулы водорода легче уносить во фронте затвердевания, при этом время существования ванны расплава не меняется, пузырьки с большей вероятностью разрастаются и переливаются с поверхности жидкого металла. Поры сварного шва также уменьшаются.

5. Выводы

Исследован механизм уменьшения пор при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов путем изменения угла дуги.Наши результаты таковы:

(1)

Количество пор в сварном шве из алюминиевого сплава монотонно уменьшалось по мере увеличения угла скоса сварочной горелки;

(2)

Среднее значение радиуса, объема и площади поверхности пор в одиночном сварном шве увеличивалось по мере увеличения угла скоса сварочной горелки;

(3)

Суммарное значение радиуса, объема и площади поверхности пор в одном сварном шве уменьшалось по мере увеличения угла скоса сварочной горелки;

(4)

Вертикальная составляющая силы дуги была основным фактором, препятствовавшим плаванию пузырьков;

(5)

Горизонтальная составляющая силы дуги была основным фактором, приводящим к зарождению и росту пузырьков в ванне расплава;

(6)

Переход капель был благоприятным для роста и перетекания пузырьков в ванне расплава, поскольку дуга наклонялась и пористость в сварном шве уменьшалась;

(7)

При наклоне дуги от 0 исходная форма ванны расплава изменилась с круга на эллипс.Длинная ось эллипса увеличивалась по мере увеличения угла скоса дуги, а малая ось эллипса оставалась постоянной;

(8)

Форма ванны расплава изменилась с круга на эллипс с увеличением угла дуги — чем больше угол наклона, тем длиннее длинная ось эллипса;

(9)

По мере увеличения длины сварочной ванны сварочные поры переполнялись и выходили из ванны расплава в течение длительного периода времени.

Вклад авторов

S.C. and Y.S. задумал проект, П.З. принять участие в подготовке испытательного оборудования. S.C. проводил все эксперименты, S.C. и Y.C. провели анализ данных, S.C. и Y.S. руководил интерпретацией результатов, S.C. и Y.C. руководил написанием исследования, в котором участвовали все авторы. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая в рамках гранта № 517

, крупным прикладным проектом провинции Гуандун в рамках гранта № 2015B0006 и Центром исследований инженерных технологий университета Гуандун в рамках гранта № 2017GCZX003.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Jianlin Ju из North Star Imaging (NSI) за его помощь в сканировании образцов и обработке изображений. Си Чен предложил поправки к тексту.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Liu, H .; Янга, С .; Xie, C .; Zhang, Q .; Cao, Y. Характеристики микроструктуры и механизм зарождения усталостных трещин вблизи пор для сварного соединения 6005A CMT.Матер. Sci. Англ. А 2017 , 707, 22–29. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Seto, N .; Katayama, S .; Мацунава А. Механизм и процедура подавления пористости при лазерной сварке алюминиевых сплавов. Сварка. Int. 2001 , 15, 191–202. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Rack, A .; Helwig, H.-M .; Butow, A .; Rueda, A .; Матияшевич-Люкс, Б .; Helfen, L .; Goebbels, J .; Банхарт, Дж. Раннее порообразование в алюминиевой пене, изученное с помощью микротомографии на основе синхротрона и анализа трехмерных изображений.Acta Mater. 2009 , 57, 4809–4821. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Marko, A .; Raute, J .; Linaschke, D .; Граф, Б .; Ретмайер, М. Пористость деталей, изготовленных LMD, анализируется методом Архимеда и КТ. Int. J. Mater. Res. 2018 , 60, 11. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Busachi, A .; Erkoyuncu, J .; Colegrove, P .; Мартина, Ф .; Динг, Дж. Разработка производственной системы на основе WAAM для оборонных приложений. Procrdia CIRP 2015 , 37, 48–53. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Хуанг Дж.L .; Warnken, N .; Gebelin, J.C .; Strangwood, M .; Рид, Р. О механизме образования пористости при сварке титановых сплавов. Acta Mater. 2012 , 60, 3215–3225. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Ham, H.-S .; О, Д.-С .; Чо, С.-М. Измерение давления дуги и давления защитного газа на поверхность ванны расплава при сварке TIG. Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. 2012 , 17, 594–600. [Google Scholar] [CrossRef]
8. Штрикмана, M.M .; Пинский, А.В .; Филатовб, А.А .; Кошкинб, В.В .; Mezentsevab, E.A .; Гукб Н.В. Способы снижения пористости шва при дуговой сварке алюминиевых сплавов в среде аргона. Сварка. Int. 2011 , 25, 457–462. [Google Scholar] [CrossRef]
9. Norris, J.T .; Robino, C.V .; Hirchfeld, D.A .; Перриконе, М.Дж.Влияние параметров лазера на формирование пористости: исследование сварных швов с непрерывной волной миллиметрового диапазона на неодимовом: YAG-лазере. Сварка. Res. 2011 , 90, 198–203. [Google Scholar]
10. Zhu, C .; Тан, X .; Привет.; Лу, Ф.; Cui, H. Характеристики и механизм образования пор боковых стенок в NG-GMAW сплава 5083 Al. J. Mater. Процесс. Technol. 2016 , 238, 274–283. [Google Scholar] [CrossRef]
11. Chi, C.-T .; Chao, C.-G .; Liu, T.-F .; Ван, К.-К. Оптимальные параметры для низковольтной и высоковольтной электронно-лучевой сварки магниевых сплавов серии AZ и механизм формирования формы шва и порообразования. Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. 2008 , 13, 199–211. [Google Scholar] [CrossRef]
12. Zhua, Q.; Lei, Y .; Wang, Y .; Huang, W .; Xiao, B .; Е. Ю. Влияние ультразвуковой дуги на распределение пор и растяжимость в сварных соединениях TIG сплава МГХ956. Фус. Англ. Des. 2014 , 89, 2964–2970. [Google Scholar] [CrossRef]
13. Chen, Q .; Ge, H .; Ян, С .; Lin, S .; Фан, К. Исследование пор в сварке алюминиевого сплава с помощью TIG с помощью ультразвука. Metals 2017 , 7, 53. [Google Scholar] [CrossRef]
14. Diot, G .; Koudri-David, A .; Walaszek, H .; Guégan, S .; Флифла, Дж. Неразрушающий контроль пористости пластин из алюминиевого сплава, сваренных лазером: лазерный ультразвук и анализ полосы частот.J. Nondestruct. Eval. 2013 , 32, 354–361. [Google Scholar] [CrossRef]
15. Mazar Atabaki, M .; Ma, J .; Liu, W .; Ковачевич, Р. Образование пор и их уменьшение при гибридной лазерной / дуговой сварке высокопрочной стали. Матер. Des. 2015 , 67, 509–521. [Google Scholar] [CrossRef]
16. Campbell, S.W .; Galloway1, A.M .; Макферсон, Н.А.Давление дуги и поток сварочной жидкости при использовании чередующихся защитных газов. Часть 1: Измерение давления дуги. Sci. Technol.Сварка. Присоединиться. 2013 , 18, 591–596. [Google Scholar] [CrossRef]
17. Yi, H.-J .; Lee, Y.-J .; Ли, К.-О. Влияние правки TIG на поры сварных швов и растрескивание пор титановых сварных деталей. Металлы 2016 , 6, 243. [Google Scholar] [CrossRef]
18. Zhang, Y .; Chena, G .; Чжоу, C .; Jiang, Y .; Чжун, П .; Ли, С. Формирование пор при лазерной сварке MAG стали 42CrMo. J. Mater. Процесс. Technol. 2017 , 245, 309–317. [Google Scholar] [CrossRef]
19. Эрнандес-Ортега, Дж.J .; Zamora, R .; LópezInt, J .; Фаура, Ф. Анализ вакуумной плавки, ультразвуковых и радиографических методов для оценки газовой пористости отливок под давлением. J. Adv. Manuf. Technol. 2013 , 67, 745–757. [Google Scholar] [CrossRef]
20. Youssef, Y.M .; Chaijaruwanich, A .; Hamilton, R.W .; Nagaumi, H .; Dashwood, R.J .; Ли, П. Рентгеновская микротомографическая характеристика развития пор при гомогенизации и прокатке Al – 6Mg. Матер. Sci. Technol. 2006 , 22, 1087–1093. [Google Scholar] [CrossRef]
21. Bacaicoa, I.; Lütje, M .; Sälzer, P .; Umbach, C .; Brückner-Foit, A .; Heim, H .; Миддендорф, Б. Сравнительное исследование методов двумерной визуализации и рентгеновской томографии в характеристике микроструктуры. Int. J. Mater. Res. 2017 , 59, 829–836. [Google Scholar] [CrossRef]
22. Campbell1, S.W .; Galloway, AM; Макферсон, Н.А.Давление дуги и поток жидкости при чередовании защитных газов. Часть 2: Определение силы дуги. Sci. Technol. Сварка. Присоединиться. 2013 , 18, 597–602.[Google Scholar] [CrossRef]

Рисунок 1. Образец для сканирования на промышленном компьютерном томографе (ИКТ).

Рисунок 2. Вид в перспективе на поры сварного шва с углом наклона сварочного пистолета 15 °.

Рисунок 3. Влияние наклона дуги на сварочные поры для количества пор ( a ) и радиуса пор ( b ), объема пор ( c ) и площади поверхности пор ( d ).

Рисунок 4. ( a ) Силы, действующие на жидкий металл шва, и ( b ) силы, действующие на пузырек в ванне расплава.

Рисунок 5. ( a ) Схема пузырьков во время сварки и ( b ) диаграмма анализа сил на пузырьках в расплавленной ванне.

Рисунок 6. ( a ) Расчет и фактическая кривая количества пор и ( b ) расчет и фактическая кривая общего объема пор.

Рис. 7. ( a ) Принципиальная диаграмма столба дуги плавления в дуге и ( b ) принципиальная диаграмма размера сварочной ванны после наклона дуги.

Рис. 8. Принципиальная схема потока расплавленного металла в ванне расплава ( a ) дуга вертикально от сварочной поверхности, ( b ) наклон дуги сварочной поверхности.

Рисунок 9. Принципиальная диаграмма диаграммы силы удара капли ( a ) капли; ( b ) диаграмма движения капли.

Таблица 1. Состав сварочных материалов.

603 0,403 603 9035

Материал	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti	Al
	–0,4	0,15	0,8–1,2	0,04–0,35	0,25	0,15	надбавка
ER5356	0.25	0,40	0,10	0,05–0,20	4,5–5,5	0,30	0,10	0,06–0,20	надбавка

Таблица 2. Угол наклона сварочной дуги.

Номер сварного шва	1	2	3	4	5	6
Наклон сварочной дуги (°) 10335	0		25	35

Таблица 3. Угол дуги и длина ванны расплава.

Длина ванны расплава (мм)
Угол наклона дуги (°)	0,5 с Точка	1 с Точка	2 с Точка	3 с Точка
0
5
10
15
25
35

© 2020 Авторы.Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

% PDF-1.7 % 858 0 объект > эндобдж xref 858 168 0000000016 00000 н. 0000004651 00000 п. 0000004889 00000 н. 0000004931 00000 н. 0000004967 00000 н. 0000005481 00000 н. 0000005596 00000 н. 0000005710 00000 н. 0000005825 00000 н. 0000005939 00000 н. 0000006054 00000 н. 0000006169 00000 н. 0000006283 00000 п. 0000006387 00000 н. 0000006500 00000 н. 0000006613 00000 н. 0000006728 00000 н. 0000006843 00000 н. 0000006958 00000 п. 0000007064 00000 н. 0000007172 00000 н. 0000007281 00000 п. 0000007389 00000 н. 0000007498 00000 н. 0000007607 00000 н. 0000007713 00000 н. 0000007819 00000 п. 0000007925 00000 п. 0000008005 00000 н. 0000008085 00000 н. 0000008166 00000 н. 0000008246 00000 н. 0000008326 00000 н. 0000008407 00000 н. 0000008486 00000 н. 0000008566 00000 н. 0000008646 00000 н. 0000008727 00000 н. 0000008806 00000 н. 0000008886 00000 н. 0000008965 00000 н. 0000009045 00000 н. 0000009124 00000 н. 0000009205 00000 н. 0000009285 00000 п. 0000009366 00000 п. 0000009446 00000 н. 0000009526 00000 н. 0000009605 00000 н. 0000009685 00000 н. 0000009764 00000 н. 0000009844 00000 н. 0000009924 00000 н. 0000010002 00000 п. 0000010082 00000 п. 0000010161 00000 п. 0000010240 00000 п. 0000010317 00000 п. 0000010398 00000 п. 0000010478 00000 п. 0000010558 00000 п. 0000010638 00000 п. 0000010719 00000 п. 0000010799 00000 п. 0000010880 00000 п. 0000010960 00000 п. 0000011040 00000 п. 0000011120 00000 п. 0000011200 00000 н. 0000011340 00000 п. 0000011398 00000 п. 0000011455 00000 п. 0000011648 00000 п. 0000011718 00000 п. 0000011752 00000 п. 0000011916 00000 п. 0000012140 00000 п. 0000012643 00000 п. 0000013336 00000 п. 0000013414 00000 п. 0000013763 00000 п. 0000014230 00000 п. 0000014451 00000 п. 0000015057 00000 п. 0000015259 00000 п. 0000015422 00000 п. 0000015884 00000 п. 0000016076 00000 п. 0000016504 00000 п. 0000017156 00000 п. 0000017316 00000 п. 0000017631 00000 п. 0000017848 00000 п. 0000018051 00000 п. 0000020261 00000 п. 0000020639 00000 п. 0000020846 00000 п. 0000023174 00000 п. 0000025187 00000 п. 0000025527 00000 п. 0000025757 00000 п. 0000027779 00000 п. 0000030008 00000 п. 0000031523 00000 п. 0000031760 00000 п. 0000032004 00000 п. 0000032347 00000 п. 0000032579 00000 н. 0000032825 00000 п. 0000033022 00000 п. 0000033214 00000 п. 0000033380 00000 п. 0000034919 00000 п. 0000037046 00000 п. 0000037753 00000 п. 0000039011 00000 п. 0000039402 00000 п. 0000043019 00000 п. 0000045938 00000 п. 0000046493 00000 п. 0000051123 00000 п. 0000054505 00000 п. 0000055075 00000 п. 0000055271 00000 п. 0000056140 00000 п. 0000057095 00000 п. 0000058465 00000 п. 0000059041 00000 п. 0000059283 00000 п. 0000060409 00000 п. 0000060749 00000 п. 0000132501 00000 н. 0000194695 00000 н. 0000195239 00000 н. 0000195365 00000 н. 0000247207 00000 н. 0000247246 00000 н. 0000247794 00000 н. 0000247916 00000 н. 0000293679 00000 н.