Особенности использования различных защитных газов в сварочных технологиях

Облако из защитного газа при сварке используется для исключения взаимодействия химического состава жидкого металла с кислородом и азотом. При таком взаимодействии в сварочном шве возникают окислы, снижающие его характеристики.

Из истории возникновения технологии

Изобретение сварки в защитном газе в 1883 г. было сделано русским ученым Н.Н. Бенардосом. Он использовал для защиты от атмосферного воздуха во время сварки светильный газ.  Но способ был не востребован для широкого применения долгое время. А затем и вовсе назван американцами способом Александера.  Дальнейший значительный скачек технологии наблюдался во время второй мировой войны. В Америке стала широко использоваться технология сварки с защитой сварочной ванны такими газами как гелий и аргон.  В последствии, сварка в среде защитных газов, стала использоваться в Европе. Кроме того в России институтом Патона была создана технология при которой, в качестве защитного газа, предлагалось использовать углекистый. Это было связано с желанием удешевить процесс. Технология появилась на свет в 1952 г. В настоящее время в промышленности защитные газы широко используются в производстве сварочных соединений.

Какие газы используются

В процессе сварки, когда электрод не плавится, аргон это самый наиболее распространенный для применения газ. Обусловлено это его хорошими химическими характеристиками.  Он практически не вступает в химические реакции. Кроме того он не способен растворяться в расплавленном металле. На ряду с этим аргон можно считать одним из самых недорогих газов. Сейчас можно приобрести аргон в баллонах в самых разных объемах. Кроме баллонов он поставляется в моноблоках и газификаторах. По весу он является тяжелее воздуха, что обеспечивает надежную защиту сварочной ванны в процессе работы. 

Кроме чистого аргона в сварке широко используются его газовые смеси.

Например, при добавлении десяти процентов водорода, получается смесь очень подходящая при работе с металлами небольшой толщины.  Эта смесь значительно увеличивает динамику сварки, снижает возможности деформирования свариваемых металлов, уменьшает выгораемость важных химических элементов.

Если в аргон добавляют до двенадцати процентов азота, то получается смесь, улучшающая у сварочного шва стойкость к коррозии. Кроме того с использованием такой смеси отпадает необходимость в предварительной термообработке.

Для различных целей в аргон может подмешиваться кислород  до пяти процентов. В таком случае сварочная дуга горит более устойчиво, и формируется более однородный шов. Также в этом варианте может быть снижена пористость сварочного шва. Такая газовая защита становится боле активной. Без кислорода, в чистом виде аргон не вступает в соединения и не очищает от дополнительных примесей. Таковыми могут быть капли влаги, грязь и другое.  Если в аргон добавляется кислород, то он вступает в реакцию с побочными загрязнениями, помогая их окислить и сжечь.

Кроме того, широко применяется аргон с добавлением небольшого количества углекислого газа. Обычно концентрация углекислого газа не превышает двадцати пяти процентов.  Такая состав чаще всего  используется в технологии  с низколегированными и низкоуглеродистыми сталями.  Когда  используется такая смесь,  хорошо происходит перенос металла со стержня электрода в расплавленный металл шва.   Кроме того уменьшается порообразование, которое может возникнуть при использовании чистого аргона. Также считается, что сварочный шов созданный в такой смеси, обладает хорошей пластичностью.

Такой газ как гелий в сварочных технологиях  используется значительно реже.  В основном он используется при работе с нержавеющими и цветными металлами. По своим свойствам гелий очень легкий, что дополнительно затрудняет его использование.  А именно расход гелия при сварке более интенсивен. Но некоторые его особенности обуславливают и применение. Например, теплопроводность гелия, значительно выше. Поэтому в нем можно достигать более высокой температуры сварочной дуги. Эту особенность используют, если важно сваривать метал значительных толщин.  Иногда используется смешанный газ аргон и гелий, в котором доля гелия обычно тридцать процентов.