Использование газовых смесей




Широко применяемый в сварочном производстве способ защиты сварочной ванны с помощью однокомпонентных газов (двуокись углерода или аргон) со временем не стал удовлетворять требованиям качества и производительности. Дальнейшим этапом повышения эффективности сварки при изготовлении сварных металлоконструкций стало применение многокомпонентных газовых смесей на основе аргона. Изменяя состав газовой смеси можно в определенных пределах можно изменять свойства металла шва и сварного соединения в целом. Преимущества процесса сварки в газовых смесях на основе аргона проявляется в том, что возможен струйный и управляемый процесс переноса электродного металла. Эти изменения сварочной дуги - эффективный способ управления ее технологическими характеристиками: производительности, величиной потерь электродного металла на разбрызгивание, формой и механическими свойствами металла шва, а также величиной проплавления основного металла.

Газовые сварочные смеси и рекомендуемая область их применения.

Процентное содержание того или иного газа в смеси принимается исходя из толщины свариваемого металла, степени его легирования и требований, предъявляемых к сварным соединениям в зависимости от условий эксплуатации изделия. Области применения различных газовых смесей при сварке плавящимся электродом приведены в таблице 1, режимы сварки в таблицах 2 и 3. Данные смеси проверены практикой, что позволяет рекомендовать их применение для получения качественного сварного соединения.

Защитные газовые смеси для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом.

Инертная газовая смесь, состоящая из 30% He + 70% Ar дает более эффективный нагрев, чем аргон. Увеличивается проплавление и скорость сварки. Более ровная поверхность шва и, следовательно, меньшее использование сварочной проволоки; Инертная газовая смесь, состоящая из 50% He + 50% Ar подходит для сварки материалов практически любой толщины; Инертная газовая смесь, состоящая из 70% He + 30% Ar , наиболее применима для сварки тонких материалов, может существенно понизить пористость, увеличить скорость сварки и уменьшить, или даже устранить, необходимость подогрева. Сварка неплавящимся электродом с использованием газовых сварочных смесей на основе инертных газов применяется для соединения цветных металлов и легированных сталей.
 
Таблица 1 Газовые сварочные смеси и рекомендуемая область их применения
Состав газовой сварочной смеси Свариваемые материалы Область применения
80-95% Ar + 20-5% CO2 Углеродистые и легированные конструкционные стали Капельный или струйный перенос электродного металла. Стабильность дуги. Сварка металлов широкого спектра толщин.
92% Ar + 6% CO2 + 2% O2 Углеродистые и легированные конструкционные стали Капельный или струйный перенос электродного металла. Идеально подходит для сварки металлов малых толщин.
85% He + 13, 5% Ar + 1, 5% CO2 Легированные и углеродистые конструкционные стали Сварка пульсирующей дугой. Дает великолепные чистые швы с гладким профилем с незначительным окислением поверхности. Идеален для тонких материалов, где высокая скорость сварки дает низкий уровень деформации материала.
43% Ar + 55% He + 2% CO2 Легированные и углеродистые конструкционные стали Низкий уровень армирования металла шва и околошовной зоны. Подходит для сварки металлов широкого спектра толщин.
60% Ar + 38% He + 2% CO2 Легированные и углеродистые конструкционные стали Капельный или струйный перенос электродного металла. Придает стабильность дуге, что обеспечивает низкий уровень разбрызгивания и снижает появление дефектов шва.
70% Ar + 30% He Цветные металлы и их сплавы. Средне и высоколегированные стали Инертная газовая смесь. Дает более эффектный нагрев, чем чистый аргон. Увеличивает скорость сварки. Обеспечивает глубокий провар, низкую пористость и ровную поверхность сварного шва.
50% Ar + 50% He Цветные металлы и их сплавы. Средне и высоколегированные стали Инертная, наиболее универсальная газовая смесь для сварки материалов любой толщины.
30% Ar + 70% He Цветные металлы и их сплавы. Средне и высоколегированные стали Инертная смесь, используется для толстых материалов, что позволяет существенно увеличить скорость сварки, уменьшить пористость и снизить применение необходимости подогрева. Дает ровный сварной шов с более глубоким проплавлением и меньшими дефектами.
 
Таблица 2 Рекомендуемые защитные газовые смеси и режимы сварки в зависимости от типа и толщины материала (сварка плавящимся электродом).
Материал Толщина, мм Рекомендуемая смесь Диам . свар . п ров , мм Скорость сварки, мм /мин I св , А U д , В Скорость подачи проволоки, м /мин Расход газа, л /мин
Углеродистые конструкционные стали 1 92%Ar + 6%CO2 + 2%O2 0, 8 350-600 45-65 14-15 3, 5-4, 0 12
1, 6 92%Ar + 6%CO2 + 2%O2 0, 8 400-600 70-80 15-16 4, 0-5, 3 14
3 92%Ar + 12%CO2 + 2%O2 1 280-520 120-160 17-19 4, 0-5, 2 15
6 92%Ar + 12%CO2 + 2%O2 1 300-450 140-160 17-18 4, 0-5, 0 15
6 92%Ar + 12%CO2 + 2%O2 1, 2 420-530 250-270 26-28 6, 6-7, 3 16
10 92%Ar + 12%CO2 + 2%O2 1, 2 300-450 140-160 17-18 3, 2-4, 0 15
10 82%Ar + 18%CO2 1, 2 400-480 270-310 26-28 7, 0-7, 8 16
>10, 0 82%Ar + 18%CO2 1, 2 300-450 140-160 17-18 3, 2-4, 0 15
>10, 0 92%Ar + 20%CO2 + 2%O2 1, 2 370-440 290-330 28-31 10.дек 17
Легированные стали 1, 6 85%He + 13, 5%Ar + 1, 5%CO2 0, 8 410-600 70-85 19-20 6, 5-7, 1 12
3 55%He + 43%Ar + 2%CO2 1 400-600 100-125 16-19 5, 0-6, 0 13
6 55%He + 43%Ar + 2%CO2 1 280-520 120-150 16-19 4, 0-6, 0 14
6 55%He + 43%Ar + 2%CO2 1, 2 500-650 220-250 25-29 7, 0-9, 0 14
10 38%He + 60%Ar + 2%CO2 1, 2 250-450 120-150 16-19 4, 0-6, 0 14
10 38%He + 60%Ar + 2%CO2 1, 2 450-600 260-280 26-30 8, 0-9, 5 14
>10, 0 38%He + 60%Ar + 2%CO2 1, 2 220-400 120-150 16-19 4, 0-6, 0 15
>10, 0 38%He + 60%Ar + 2%CO2 1, 2 400-600 270-310 28-31 9, 0-10, 5 15
Алюминий и его сплав 1, 6 30%He + 70%Ar 1 450-600 70-100 17-18 4, 0-6, 0 14
3 30%He + 70%Ar 1, 2 500-700 105-120 17-20 5, 0-7, 0 14
6 30%He + 70%Ar 1, 2 450-600 120-140 20-24 6, 5-8, 5 14
6 50%He + 50%Ar 1, 2 550-800 160-200 27-30 8, 0-10, 0 14
10 50%He + 50%Ar 1, 2 450-600 120-140 20-24 6, 5-8, 5 16
10 50%He + 50%Ar 1, 6 500-700 240-300 29-32 7, 0-9, 0 16
>10, 0 50%He + 50%Ar 1, 2-1, 6 400-500 130-200 20-26 6, 5-8, 0 18
>10, 0 70%He + 30%Ar 1, 2-1, 6 450-700 300-500 32-40 9, 0-14 18
 
Таблица 3 Рекомендуемые режимы сварки в смесях газов Ar + 12 ~ 18%CO2 (сварочная проволока СВ08Г2С ГОСТ 2246-70)
I св , A U д , В G, кг/ч L эл , мм D эл , мм Ψ , %
250-260 23-24 3, 8 20 1, 6 2, 7
300-310 26-27 4, 5 1, 2
350-360 29-30 5, 2 0, 7
400-410 31-32 5, 4 0, 5
400-410 30-31 5, 3 25 2 0, 8
450-460 32-33 6, 5 1, 1
где Iсв - сварочный ток, A;
Uд - напряжение на дуге, В;
G - вес наплавленного метала, кг /ч;
D эл - диаметр электродной проволоки, мм;
L эл - вылет электродной проволоки, мм;
Ψ - потери электродной проволоки на разбрызгивание, %.
Сравнительная оценка технологических характеристик сварочной дуги и механических свойств наплавленного металла, таблица 4 и 5, наглядно показывают эффективность применения газовых смесей по сравнению с СО 2 . Аналогичные сравнительные показатели эффективности гигиенической оценки процесса сварки, таблица 6.
 
Таблица 4 Сравнительные технологические характеристики газовых смесей.
Защитный газ I св , А U д , В Q, кг/ч Y, % a нб , %
СО 2 200-210 22-23 2, 3 4, 7 1, 5
300-310 30-33 4, 3 6, 7 2
97%Ar + 3% O2 200-210 21-22 3 1, 4 0, 2
300-310 29-30 4, 7 0, 5 -
82%Ar + 18% CO2 200-210 24-25 3 3, 8 0, 3
300-310 30-31 5, 3 2, 9 0, 3
78%Ar + 20% CO2 + 2% O2 200-210 25-26 3, 7 3, 2 0, 2
300-310 30-31 5, 3 2, 9 0, 2
86%Ar + 12% CO2 + 2% O2 200-210 21-22 3, 1 1, 4 0, 2
300-310 29-30 5, 2 0, 5 -
где Q - количество наплавленного металла за единицу времени, кг/ч;
Y - коэффициент потерь электродного металла на разбрызгивание, %:
a нб - коэффициент набрызгивания, определяющий трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей, %.
В таблице приведены средние значения коэффициентов по данным трех замеров.
Сварка образцов произведена проволокой марки Св-10ГСМТ, d 1, 4 мм.
 
Таблица 5 Механические свойства наплавленного металла
Защитный газ s т , МПа s б , МПа d , % Y, % KCU, Дж/см 2
+ 20 °С - 40 °С
СО 2 401 546 27 62, 4 14, 1 8, 4
97%Ar +3% O2 385 590 28 60 20 12
82%Ar + 18% CO2 395 580 30 65 24 16
78%Ar + 20% CO2 + 2% O2 392 583 29, 5 63, 5 23, 5 15, 3
86%Ar + 12% CO2 + 2% O2 390 585 29 63 24 15, 8
В таблице приведены средние значения коэффициентов по данным трех замеров;
Сварка образцов произведена проволокой марки Св-10ГСМТ, d 1, 4 мм.
I св=250-260А; Uд=23-25В

Гигиеническая оценка процесса механизированной сварки углеродистой стали в СО 2 и многокомпонентных смесях на основе аргона.

Сопоставление уровня валовых выделений твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА) для различных сочетаний "защитная среда - проволока" проводились при сварке на режимах с различной погонной энергией, обеспечивающей хорошее качество сварных соединений. При от-боре проб на исследование валовых выделений ТССА применен метод внутренней фильтрации на ткань ФПИ-15 и фильтры АФА-ХА-20 воздушного потока, аспирируемого из укрытия зоны свар-ки . Данные этих опытов приведены в таблице. По этим результатам можно сделать вывод о том, что благодаря уменьшению окислительного потенциала защитной среды, при сварке в смесях газа на основе аргона обеспечивается уменьше-ние валовых выделений твердой фракции сварочного аэрозоля, а в ней - снижение содержания токсичных выделений окислов марганца и хрома.
 
Таблица 6 Уровень валовых выделений и химический состав ТССА при сварке в защитных газах.
Защитная среда Сварочная проволока Режим сварки Валовые выделения
I св , А Uд , В г /мин г /кг
СО 2 Св-10ГСМТ  d 1, 4 мм (в таблице приведены данные трех замеров) 230 28 0, 39 5, 6
300 31 0, 83 9, 07
350 33 0, 71 5, 35
Ar + СО 2 230 26 0, 38 5, 55
300 28 0, 69 6, 59
350 30 0, 46 3, 49
Ar + СО 2   + О2 230 26 0, 34 4, 98
 

Предлагаем вам перейти в раздел Электрика. Электрооборудование и ознакомиться с предложениями данной продукции на портале.
Похожие статьи
нет фото
Кабель КНР

КНР кабель относится к категории судовых. Настоящее силовое оборудование, по обыкновению, применяют на береговых и плавучих объектах, на судах морс...