Различные газы, используемые при орбитальной сварке методом TIG

Защитный газ защищает сварочную ванну и металл, перенесённый в сварочную дугу, от воздействия окружающего воздуха. Подробно рассмотрев роль газов в области орбитальной сварки TIG, давайте теперь разберёмся, какие газы обычно используются.

Для сварки используются 6 газов — в чистом виде или в составе смесей

Аргон, углекислый газ, гелий, кислород, водород и азот.

№ 1 АРГОН

Одноатомный, тяжёлый, нейтральный, бесцветный и без запаха инертный газ, входящий в состав атмосферного воздуха. Его плотность немного выше, чем у воздуха (d = 1,6 г/л). Это наиболее широко используемый газ в Европе.

Благодаря своей химической инертности и плотности аргон наиболее эффективен для защиты сварочной ванны и электрода. Он довольно легко ионизируется (16 эВ) и не вызывает чрезмерных колебаний напряжения дуги приорбитальной сварке TIG.

#2 ГЕЛИЙ

Одноатомный, нейтральный, бесцветный и без запаха инертный газ, более лёгкий, чем воздух (плотность d = 0,166 г/л). Этот газ в основном используется в США, однако в Европе он по-прежнему остаётся довольно дорогим.

Электрическая дуга в среде гелия имеет более высокую температуру, чем в среде аргона, что позволяет увеличить скорость сварки, обеспечить лучшую глубину проварки и снизить степень пористости (отлично подходит для сварки алюминиевых сплавов или меди).

В то же время этот газ имеет ряд недостатков: он с трудом поддается ионизации (25 эВ), а его низкая плотность делает его чувствительным к воздушным потокам и тепловой конвекции.

№ 3 ВОДОРОД

Этот восстановительный газ никогда не используется в чистом виде. Как правило, его добавляют к гелию или аргону для получения двухкомпонентной или трёхкомпонентной смеси предварительного газа, а в качестве защитного газа используется азот (Duplex, BN2). Водород повышает напряжение дуги и теплоотдачу, что позволяет увеличить скорость сварки и улучшить глубину провара. Это идеальный газ для однослойной сварки, однако при работе со сталями, подверженными холодному растрескиванию, необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. Следует избегать использования водорода при сварке мартенситных или ферритных сталей, а также алюминия и меди, так как он вызывает образование пузырей в сварном шве.

#4 АЗОТ

Это двухатомный, инертный, бесцветный и без запаха газ, который составляет примерно 80 % состава атмосферного воздуха. Как правило, этот газ используется в качестве защитного газа, поскольку он не очень дорог. Кроме того, он оказывает положительное влияние на структуру некоторых марок стали (дуплекс, супердуплекс, BN2). При сварке некоторых конкретных медных сплавов его можно использовать в качестве предварительного газа, поскольку он способен передавать большее количество энергии по сравнению с аргоном или гелием.

Однако в основном он используется в качестве предварительного газового защитного слоя, прежде всего по финансовым соображениям. Этот нестабильный газ может привести к нестабильности дуги и более быстромуизносу вольфрамового электрода.

Напряжение дуги при использовании различных газов

ПРИМЕЧАНИЕ: При орбитальной сварке методом TIG доля добавленного азота в предварительном газе (аргоне) не должна превышать 5–8 %. Использование более высокой доли может привести к риску взрыва.

Газовые смеси

Поставщики газа предлагают всё больше и больше газовых смесей с различными соотношениями аргона и водорода, аргона, гелия и водорода, аргона, гелия и азота и т. д.

Не игнорируйте рекомендации и документацию, предоставляемые поставщиками или производителями газа.

Сравнительные испытания газов

Тип газа оказывает непосредственное влияние на показатели провара, скорость сварки и количество тепловой энергии, передаваемой заготовке. Значения, указанные на приведённых ниже рисунках, носят исключительно информационный характер. Данное испытание проводилось с использованием нержавеющей стали марки 304L при постоянной скорости и токе. Тип газа напрямую зависит от свариваемого материала. Смеси аргона, водорода и гелия, по-видимому, более выгодны с точки зрения производительности, однако такие смеси не так универсальны, как, например, смеси аргона и гелия, поэтому их нельзя использовать для всех материалов.

Значение относительной плотности газа по сравнению с окружающим воздухом

Среди газов, используемых в качестве защитной атмосферы, тяжёлые газы, такие как аргон и углекислый газ, образуют покров над сварочной ванной. В то же время гелий, азот и водород могут подниматься вокруг сопла, образуя вихревой поток. Именно поэтому расход гелия должен быть выше, чем расход аргона.

Совместимость предварительных газов

В приведенных ниже таблицах представлена совместимость газов, используемых при орбитальной сварке методом TIG, в зависимости от свариваемых металлов, а также различные газовые смеси, которые можно использовать в качестве защитной среды.

Совместимость предварительных газов

 *** рекомендуется

** возможно

* не рекомендуется

X запрещено

Различные смеси, используемые в качестве защитного газа:

Стандарт EN 439 определяет диапазон составов газовых смесей, учитывая, что каждый поставщик предлагает свои собственные смеси.

Заключение:

Даже при орбитальной сварке методом TIG правильный выбор защитного газа зачастую позволяет значительно повысить производительность. Узнайте больше озащитных газахиз нашего бесплатного справочника