02:41 04 июля 2023 ID (51229)
При дуговой сварке важно защитить расплавленный металл от воздействия окружающей среды. Расплавленный металл интенсивно реагирует с кислородом и влагой, вызывая пористость и окисление шва. Поэтому для изоляции зоны дуги от воздуха используется защитный газ, подаваемый из баллона через горелку. Правильно выбранный газ обеспечивает стабильное горение дуги и чистый, прочный шов без дефектов. Газ используется при полуавтоматической сварке (MIG/MAG) между проволокой и изделием и при аргонодуговой сварке (TIG), где дуга горит между вольфрамовым сварочным электродом и изделием.
Сварочные газы делятся на инертные и активные по воздействию на металл. Инертные газы (Ar, He) химически нейтральны и служат лишь для защиты расплава, активные (CO₂, O₂) вступают в реакции с металлом и влияют на свойства шва. Часто используются и смеси газов – например, инертного с небольшим добавлением активного – чтобы сочетать преимущества обоих типов.
Основные защитные газы и их свойства:
Аргон (Ar) – инертный газ, самый распространенный в сварке. Аргон ~38% тяжелее воздуха, эффективно вытесняет его из зоны шва и обеспечивает надежную защиту расплавленного металла. Применяется для TIG-сварки всех металлов, MIG-сварки цветных металлов, а также как основа смесей для MAG-сварки сталей. Аргон обеспечивает устойчивую дугу и чистый шов.
Гелий (He) – инертный газ, гораздо легче воздуха. Используется реже из-за высокой стоимости. Гелий увеличивает напряжение дуги, что обеспечивает более высокую температуру и глубокий провар. Его добавляют к аргону при сварке толстых цветных металлов (например, алюминия) для повышения тепловложения. Однако из-за легкости гелия требуется повышенный расход и тщательная защита зоны сварки.
Углекислый газ (CO₂) – активный газ, широко применяется при MAG-сварке сталей. CO₂ дешев и обеспечивает глубокое проплавление, но при сварке на чистом CO₂ дуга менее стабильна, образуется больше брызг и пор. Поэтому углекислоту часто смешивают с аргоном – например ~80% Ar + 20% CO₂ – чтобы улучшить качество и уменьшить разбрызгивание металла.
Кислород (O₂) – активный газ, не используется самостоятельно для дуговой сварки, но в малых долях (2–5%) добавляется в аргон. Небольшая примесь O₂ улучшает стабилизацию дуги и снижает поверхностное натяжение расплава, облегчая перенос металла и формирование шва. Такая добавка применяется для сварки сталей в режиме струйного переноса.
При выборе защитного газа необходимо учитывать тип металла, метод сварки, толщину деталей и требования к шву. От этих параметров зависит, какой газ (инертный, активный или смесь) подойдет лучше. Общие рекомендации:
Сталь (углеродистая, низколегированная). Для полуавтоматической сварки стали используют либо чистый CO₂, либо смесь Ar+CO₂. Чистый CO₂ обеспечивает глубокий провар и стоит недорого, но вызывает сильное разбрызгивание и пористость. Смесь Ar+CO₂ обеспечивает более спокойную дугу и качественный шов, хотя и обходится дороже. Поэтому ответственные швы обычно варят под смесью Ar+CO₂, а для менее критичных работ используют дешевый CO₂. Кроме того, для высококачественной сварки легированных сталей применяют аргон с добавкой ~2–5% кислорода – это улучшает перенос металла и формирование шва.
Нержавеющая сталь. Для сварки нержавейки полуавтоматом обычно используют смесь аргона с небольшим количеством кислорода (около 98% Ar + 2% O₂). Такая газовая смесь обеспечивает качественный шов без потери коррозионной стойкости. Чистый CO₂ не применяется, поскольку вызывает усиленное окисление и ухудшает свойства нержавеющего шва. При аргонодуговой (TIG) сварке нержавеющих сталей также используется исключительно аргон.
Алюминий и цветные металлы. Алюминий, медь и другие цветные металлы свариваются только в инертной среде. Обычно используют чистый аргон. Для толстых заготовок добавляют гелий (смесь Ar+He) – это повышает температуру дуги и глубину провара. Активные газы (O₂, CO₂) с цветными металлами не применяются, иначе шов сразу окисляется и разрушается.
При выборе сварочного газа необходимо уделять внимание его чистоте и качеству. Рекомендуется использовать специальные газы сварочной чистоты, соответствующие требованиям государственных стандартов (ГОСТ). Например, аргон для сварки должен быть высокой степени очистки (по ГОСТ 10157 – не менее ~99,99% основного газа), а углекислый газ – соответствовать ГОСТ 8050-85 (чистота порядка 99,8% CO₂ при минимальной влажности). Присутствие влаги и других примесей в защитном газе недопустимо, иначе резко возрастает риск пористости шва и появления дефектов. Поэтому важно приобретать сертифицированные газы у надежных поставщиков – это гарантия стабильного процесса и качественного сварного соединения.