Экранирующий газ

Экранирующие газы инертные или полусердечные газы , которые обычно используются в нескольких процессах сварки, в частности, сварки дуговой дуги газовых металлов и газовая вольфрамовая сварка (GMAW и GTAW, более широко известные как MIG (металлический инертный газ) и TIG (вольфрамовый инертный газ инертный газ, инертный газ ), соответственно). Их цель - защитить площадь сварного шва от кислорода и водяной пары . В зависимости от сварных материалов эти атмосферные газы могут снизить качество сварного шва или усложнять сварку. Другие процессы сварки дуговой сварки используют альтернативные методы защиты сварного шва от атмосферы-например экранированная металлическая дуговая сварка , использует электрод, покрытый потоком , который производит углекислый газ при получении, полупер-газ, который является приемлемым защитным газом. Для сварочной стали.

Неправильный выбор сварочного газа может привести к пористую и слабую сварку или к чрезмерному брызгам; Последний, не влияя на сам сварка, вызывает потерю производительности из -за рабочей силы, необходимой для удаления рассеянных капель.

При использовании небрежно, экранирующие газы могут вытеснять кислород, вызывая гипоксию и потенциальную смерть.

Общие защитные газы

Экранирующие газы делятся на две категории-enert или полупринят. Только два из благородных газов , гелий и аргон , достаточно экономически эффективны, чтобы их можно было использовать при сварке. Эти инертные газы используются в газовой вольфрамовой дуговой сварке , а также в сварке газовой металлической дуги для сварки цветных металлов . Полудерные экранирующие газы или активные газы экрана включают углекислый газ , кислород , азот и водород . Эти активные газы используются с GMAW на железных металлах . Большинство из этих газов, в больших количествах, будут повредить сварку, но при использовании в небольших контролируемых количествах могут улучшить характеристики сварного шва.

Характеристики

Важными свойствами экранирующих газов являются их теплопроводность и свойства теплопередачи, их плотность относительно воздуха и легкость, с которой они подвергаются ионизации. Газы тяжелее воздуха (например, аргона), одета сварка и требует более низких скоростей потока, чем газы, легче, чем воздух (например, гелий). Теплопередача важна для нагрева сварного шва вокруг дуги. Ионизуемость влияет на то, насколько легко начинается дуга и как требуется высокое напряжение. Экранирующие газы могут использоваться чистыми или в качестве смесь двух или трех газов. При лазерной сварке экранирующий газ играет дополнительную роль, предотвращая образование облака плазмы над сварной площадкой, поглощая значительную долю лазерной энергии. Это важно для _{CO 2} лазеров ; ND: YAG -лазеры демонстрируют более низкую тенденцию формировать такую ​​плазму. Гелий играет эту роль лучше всего из -за высокого потенциала ионизации; Газ может поглощать большое количество энергии, прежде чем стать ионизированным.

Аргон является наиболее распространенным защитным газом, широко используемым в качестве основания для более специализированных газовых смесей.

Углекислый газ - это наименее дорогой экранирующий газ, обеспечивающий глубокое проникновение, однако он отрицательно влияет на стабильность дуги и усиливает тенденцию расплавленного металла создавать капли (Spatter). Диоксид углерода в концентрации 1-2% обычно используется в смеси с аргоном для уменьшения поверхностного натяжения расплавленного металла. Другая распространенная смесь составляет 25% углекислый газ и 75% аргона для GMAW.

Гелий легче воздуха; Требуются большие скорости потока. Это инертный газ, не реагирующий с расплавленными металлами. Его теплопроводность высока. Его нелегко ионизировать, требуя более высокого напряжения для запуска дуги. Из -за более высокого потенциала ионизации он производит более горячую дугу при более высоком напряжении, обеспечивает широкую глубокую бусин; Это преимущество для алюминия, магния и медных сплавов. Другие газы часто добавляются. Смеси гелия с добавлением 5–10% аргона и 2–5% углекислого газа («Tri-Mix») могут использоваться для сварки нержавеющей стали. Используется также для алюминия и других цветных металлов, особенно для более толстых сварных швов. По сравнению с аргоном гелий обеспечивает более богатую энергией, но менее стабильной дугой. Гелий и углекислый газ был первым используемым газом экранирования, с начала второй мировой войны. Гелий используется в качестве щита в лазерной сварке для лазеров углекислого газа . Гелий дороже, чем аргона, и требует более высоких показателей потока, поэтому, несмотря на свои преимущества, он не может быть экономически эффективным выбором для производства более высокого объема. Чистый гелий не используется для стали, так как он вызывает неустойчивую дугу и поощряет Spatter.

Кислород используется в небольших количествах в качестве дополнения к другим газам; Обычно как 2–5% дополнение к аргону. Он повышает стабильность дуги и уменьшает поверхностное натяжение расплавленного металла, увеличивая смачивание твердого металла. Он используется для сварки переноса распылителя мягких углеродных сталей , сплав с низким сплавом и нержавеющих сталей . Его присутствие увеличивает количество шлака. Смеси аргона-кислорода ( AR-O ₂ ) часто заменяются диоксидом аргонов. Также используются смеси с диоксидом диоксида аргонов. Кислород вызывает окисление сварного шва, поэтому он не подходит для сварочного алюминия, магния, меди и некоторых экзотических металлов. Увеличение кислорода заставляет экранирующий газ окислять электрод, что может привести к пористости в отложении, если электрод не содержит достаточных дексидизаторов . Чрезмерный кислород, особенно при использовании в применении, для которого он не предписан, может привести к хрупкости в зоне воздействия на тепло. Смеси аргона-кислорода с 1-2% кислородом используются для аустенитной из нержавеющей стали, где аргорон-Co ₂ нельзя использовать из -за необходимого низкого содержания углерода в сварке; Сварка имеет жесткое оксидное покрытие и может потребовать очистки.

Водород используется для сварки никеля и некоторых нержавеющих сталей, особенно более толстых кусочков. Это улучшает текучесть расплавленного металла и повышает чистку поверхности. Это добавлено в аргон в количествах, как правило, менее 10%. Это может быть добавлен в смеси диоксида углерода аргона, чтобы противодействовать окисляющим эффектам углекислого газа. Его дополнение сужает дугу и повышает температуру дуги, что приводит к лучшему проникновению сварки. В более высоких концентрациях (до 25% водорода) он может использоваться для сварки проводящих материалов, таких как медь. Тем не менее, его не следует использовать на стали, алюминиевом или магнете, потому что он может вызывать пористость и водородное охлаждение ; Его применение обычно ограничено только некоторыми из нержавеющих сталей.

Добавление оксида азота служит для снижения выработки озона . Он также может стабилизировать дугу при сварке алюминия и высокопроизводимой нержавеющей стали.

Другие газы могут использоваться для специальных применений, чистых или в качестве смешанных добавок; Например, гексафторид серы или дихлордифлуорометан .

Гексафторид серы может быть добавлен в щит газ для алюминиевой сварки для связывания водорода в области сварного шва, чтобы уменьшить пористость сварки.

Дихлордифлуорометан с аргоном может быть использован для защитной атмосферы для плавления сплавов алюминий-лития. Это уменьшает содержание водорода в алюминиевом сварке, предотвращая связанную пористость. Этот газ, однако, используется меньше, потому что он обладает сильным потенциалом истощения озона .

Общие миксы

• Аргоновый углекислый диоксид
  • C-50 (50% аргона/50% CO ₂ ) используется для короткой дуговой сварки труб ,
  • C-40 (60% Argon/40% CO ₂ ) используется для некоторых случаев сварки дуговых сварков . Лучшее проникновение сварного шва, чем C-25.
  • C-25 (75% Argon/25% CO ₂ ) обычно используется любителями и в мелкомасштабном производстве. Ограничено короткой и шаровидной переносной сваркой. Обычна для сварки газовой дуги с коротким замыканием из низкоуглеродистой стали.
  • C-20 (80% аргона/20% CO ₂ ) используется для короткого замыкания и переноса распыления углеродной стали.
  • C-15 (85% Argon/15% CO ₂ ) распространен в производственной среде для углеродных и низкопластных сталей. Имеет более низкий разбрызги и хорошее проникновение сварного шва, подходящее для более толстых пластин и стали, значительно покрытых мельницей . Подходит для короткого замыкания, глобулярного, импульсного и сварки спрея. Максимальная производительность для тонких металлов в режиме короткого замыкания; имеет более низкую тенденцию сжигать, чем смеси более высокого Co ₂ , и имеет соответствующим образом высокие показатели осаждения.
  • C-10 (90% Argon/10% CO ₂ ) распространен в производственной среде. Имеет низкий брызг и хорошее проникновение сварного шва, хотя и ниже, чем в C-15; Подходит для многих сталей. Те же приложения, что и 85/15 смесь. Достаточно для ферритных нержавеющих сталей.
  • C-5 (95% Argon/5% CO ₂ ) используется для переноса импульсного распыления и короткого замыкания с низкой сплавкой. Имеет лучшую терпимость к шкале мельницы и лучшим контролем луж, чем аргоно-кислород, хотя меньше, чем C-10. Меньше тепла, чем C-10. Достаточно для ферритных нержавеющих сталей. Аналогичные характеристики с аргоном с 1% кислородом.
• Аргоно-кислород
  • O-5 (95% аргона/5% кислорода) является наиболее распространенным газом для общей сварки углеродистой стали. Более высокое содержание кислорода обеспечивает более высокую скорость сварки. Более 5% кислорода заставляет экранирующий газ окислять электрод, что может привести к пористости в осадке, если электрод не содержит достаточных дексидизаторов.
  • O-2 (98% аргона/2% кислорода) используется для аэрозольной дуги на нержавеющей стали, углеродных стали и сплавных сплавах. Лучше смачивание, чем O-1. Сварной сварной сварной шерсти и более окисленным, чем с O-1. Добавление 2% кислорода способствует переносу распыления, что имеет решающее значение для распылительного и импульсного спрей-ARC GMAW.
  • O-1 (99% аргона/1% кислорода) используется для нержавеющих сталей. Кислород стабилизирует дугу.
• Аргон-Хелий
  • A-25 (25% аргона/75% гелий) используется для неплозного основания, когда необходим более высокий тепловой вход и хороший вид сварки.
  • A-50 (50% аргона/50% гелий) используется для неплодовитых металлов более тонких, чем 0,75 дюйма для высокоскоростной механизированной сварки.
  • A-75 (75% аргона/25% гелия) используется для механизированной сварки толстого алюминия. Уменьшает пористость сварки в меди.
• Аргорон-гидроген
  • H-2 (98% аргона/2% водород)
  • H-5 (95% аргона/5% водород)
  • H-10 (80% аргона/20% водород)
  • H-35 (65% аргона/35% водород)
• Другие
  • Аргон с 25–35% гелия и 1–2% CO ₂ обеспечивает высокую производительность и хорошую сварку на аустенитных нержавеющих сталях. Можно использовать для соединения нержавеющей стали к углеродистой стали.
  • Argon-Co ₂ с 1–2% водородом обеспечивает восстановительную атмосферу, которая снижает количество оксида на поверхности сварного шва, улучшает смачивание и проникновение. Хорошо для аустенитных нержавеющих сталей.
  • Аргорон с 2–5% азотом и 2–5% CO ₂ в короткометражном окружении дает хорошую форму и цвет сварного шва и увеличивает скорость сварки. Для брызговика и импульсного переноса он почти эквивалентен другим миксам. При присоединении к нержавеющей стали в присутствии азота необходимо соблюдать осторожность для обеспечения надлежащей микроструктуры сварного шва. Азот увеличивает стабильность дуги и проникновение и уменьшает искажение сварной части. У дуплексных нержавеющих сталей помогает поддерживать правильное содержание азота.
  • 85–95% гелий с 5–10% аргона и 2–5% CO ₂ является отраслевым стандартом для короткой замыкания углеродной стали.
  • Аргон - углекислый газ - кислород
  • Аргон -гидроген
  • Аргон - гелий - водород - углекислый газ

Приложения

Применение защитных газов ограничено, главным образом, за счет стоимости газа, стоимости оборудования и расположением сварки. Некоторые защитные газы, такие как аргон, дороги, ограничивая его использование. Оборудование, используемое для доставки газа, также является дополнительной стоимостью, и в результате, такие процессы, как экранированная металлическая дуговая сварка, которые требуют менее дорогого оборудования, могут быть предпочтительны в определенных ситуациях. Наконец, поскольку атмосферные движения могут вызвать дисперсию экранирующего газа вокруг сварного шва, процессы сварки, которые требуют защиты газов, часто выполняются только в помещении, где окружающая среда является стабильной, а атмосферные газы могут эффективно предотвратить въезд в площадь сварного шва.

Желательная скорость потока газа зависит главным образом от геометрии сварного шва, скорости, тока, типа газа и используемого режима переноса металла. Сварные плоские поверхности требуют более высокого потока, чем материалы для сварки, так как газ рассеивается быстрее. Более быстрые скорости сварки, как правило, означают, что необходимо поставить больше газа, чтобы обеспечить адекватное покрытие. Кроме того, более высокий ток требует большего потока, и, как правило, для обеспечения адекватного охвата требуется больший гелий, чем аргон. Возможно, самое главное, что четыре первичные вариации GMAW имеют различные требования к потоку защиты газа - для небольших бассейнов сварки коротких режимов и импульсных спрей, около 10 л /мин (20 футов ³ / h ), как правило, подходит, в то время как для глобулярного переноса около 15 л/ мин (30 футов ³ /h) предпочтительнее. Изменение переноса распыления обычно требует большего из -за его более высокого теплового входа и, следовательно, большего бассейна сварных шва; вдоль 20–25 л/мин (40–50 футов ³ /час).

Смотрите также

• Формирование газа

Внешние ссылки

• Справочник по защите газа