Примененние дуговой сварки в газовой среде

Газы – защитники на страже качества и красоты. Практически два века электросварка уверенно удерживала лидирующие позиции в сфере создания металлоконструкций, при необходимости дополняясь газовой сваркой. В последние десятилетия все активнее применяются альтернативные варианты соединения металлов посредством плавления. На смену традиционным разновидностям приходит более современный гибрид, вобравший в себя лучшее от каждой из них – сварка в среде защитных газов (ГОСТ был разработан в СССР в 1980 году). Она активно теснит другие методы, обладая высокими характеристиками и большой областью применения.

Дуговая сварка в защитных газах

Принцип действия

Сварка в защитных газах базируется на дуговом варианте, при котором электрическая дуга, вызывающая плавление свариваемых материалов, образуется от взаимодействия поверхности металла и электрода. Отличием от стандартного дугового процесса является введение в зону плавления (в сварную ванночку) защитных газов (одного или смеси), которые вытесняют из нее составляющие воздуха: кислород, азот и другие газы, отрицательно влияющие на параметры соединения и качество шва.

В защитных газах происходит максимально чистое соединение без примесей. Шов получается однородным, гладким и полностью соответствует показателям, которых требует ГОСТ. Толщина свариваемых поверхностей варьируется от десятых долей миллиметров и до десятков. Используемая в качестве главного элемента дуга дала второе название этому способу соединения металлов – дуговая сварка в защитных газах.

Варианты выполнения работ

Широкое применение сварка с использованием защитных газов приобрела не только благодаря высоким показателям, но и ввиду своей универсальности: она может выполняться несколькими способами, в зависимости от назначения конструкции, ее габаритов, материалов и зоны применения: бытовая или производственная. Технология сварки в защитных газах подразделяется на три категории.

• Автоматический способ: с использованием специальной робототехники без участия специалиста.
• Полуавтоматический способ: используются определенное устройство для равномерной подачи присадочного материала с участием в процессе работы сварщика.
• Ручной способ: все операции проводятся сварщиком.

Используемые газы

Сварка в защитных газах производится с применением нескольких их разновидностей.

• Одноатомные, инертные газы, не взаимодействующие с металлами: аргон, гелий. Чистоту и показатели газов контролирует ГОСТ. Не представляют опасности при соблюдении элементарной техники безопасности.
• Активные двухатомные газы, взаимодействующие с металлами: азот, водород, углекислый газ. Ввиду взрывоопасности требуют повышенной осторожности при использовании.
• Смеси газов: в основном смесь аргона с другими газами в процентном соотношении.

Наиболее распространена сварка в среде аргона и углекислого газа (особенно в бытовом применении), что объясняется физическими свойствами этих защитных газов и их доступностью. Гелий позволяет получать лучшее качество шва, но слишком дорогой для обычного применения и используется для самых тонких металлов на предприятиях. Азот и водород используются ограниченно, ввиду взаимодействия с большинством металлов. Типы соединений регламентирует ГОСТ.

Варианты защиты

Различается три варианта подачи защитных газов в зону сварки.

• Полная защита свариваемого объекта в специальной камере с атмосферным контролем. Особенно актуальна в серийном производстве для объектов со сложными швами.
• Защита конкретно зоны сварочной ванны посредством местных камер.
• Струйная защита сварочной зоны постоянным обдувом с использованием горелки с длинным соплом, которую перемещают вдоль ванны и остывающих частей шва. Самый распространенный вариант на стройках и в бытовом применении, благодаря удобству исполнения и доступности оборудования.

Классификация

На базе основных физических явлений технология сварки в защитных газах классифицируется по двум признакам:

• Сварка неплавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах материал электрода не становится элементом соединения, он служит исключительно для возбуждения дуги. Шов образуется посредством плавления кромок свариваемого металла и присадки. Расход электрода вызван испарением или оплавлением при избыточных показателях тока. Изготавливаются неплавящиеся электроды из вольфрама с присадками.
• Сварка плавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах электродный материал тоже плавится и становится элементом шва. Плавящиеся электроды могут использоваться в качестве присадочной проволоки, если выпущены по ГОСТ 2246–70 или из соответствующего свариваемым металла.

Достоинства

Процесс сварки в защитных газах предпочтительнее других способов благодаря массе положительных моментов.

• Эффективная защита сварной ванны (особенно в инертных защитных газах).
• Темпы работ. Скорость выше в несколько раз относительно дугового способа соединения.
• Контроль. Можно напрямую следить за дугой и ванной.
• Универсальность. Технология сварки допускает работу в любых плоскостях.
• Чистота шва. Отсутствует необходимость зачистки при выполнении нескольких слоев. При этом полностью соблюдается ГОСТ.
• Узконаправленное термическое воздействие. Возникающие в процессе сварки деформации сведены к минимуму.
• Диапазон применения. Возможность соединения металлов различной толщины: от самых тонких металлов до нескольких сантиметров.
• Декоративность. Получаемые швы отличаются хорошим внешним видом (гладкие, ровные).

Недостатки

Не бывает в мире совершенства, даже такая положительная сварка имеет отрицательные стороны.

• Дороговизна. Технология предусматривает наличие специального газового оборудования, и газов, что увеличивает себестоимость работ.
• Требовательность. Сварка с применением защитных газов сама нуждается в организации защитных приспособлений, чтобы летучие газы не выдувались атмосферным воздействием (при работе на открытой местности). В закрытых помещениях данный фактор менее важен.

Применение

Способ сварки в среде защитных газов применяют для сложных конструкций с повышенными требованиями к прочности и выносливости. Соединение всевозможных трубопроводов, деталей автомобилей, в промышленности и подобное. Сваривают цветные и черные металлы и их сплавы. Наиболее востребована способ соединения алюминия, нержавеющей стали, магния, циркония, титана и их сплавов. При этом используются определенные газы для определенных металлов.

Инертные газы: соединение быстро окисляющихся металлов и сплавов алюминия, титана, магния, высоколегированных хромоникелевых и никелевых сплавов.

Углекислый газ: соединение легированных и углеродистых сталей.

Азот: соединение меди.

Смесь аргона с водородом (5 – 10%): магний, алюминий.