Защитные газы – какие они бывают и зачем используются, или почему нельзя использовать углекислоту вместо аргона

Наверное многие знают о том, что при полуавтоматической и аргонно-дуговой сварке применяются защитные газы. Но далеко не каждый может ответить на вопрос какой газ где нужно применять и почему. Чтобы разобраться в этом вопросе надо понимать зачем вообще применяются защитные газы.

Процесс сварки – это плавка металла, хоть и в небольшом объеме. А это значит, что расплавленный металл нужно защитить от воздействия воздуха, иначе он превратится в пористую губку и станет хрупким. Также сам процесс сварки без защитной атмосферы будет невозможным – при аргонно-дуговой сварке вольфрамовый электрод будет сгорать просто на глазах, а металл пузырится, как и при полуавтоматической сварке. Здесь может возникнуть вопрос – почему же при ручной дуговой сварке покрытым электродом не возникает пор, а сваривают таким методом без применения газов? Дело в том, что в процессе сварки обмазка покрытого электрода не только превращается в шлак, а и выделяет газы, которые не реагируют с расплавом и в тоже время оттесняют от его поверхности воздух.

Значит защитный газ однозначно нужен. Возникает следующий вопрос – какой именно газ надо применять в конкретном случае? Начать стоит из того, что для сварки различают два вида защитных газов: инертные, то есть те, которые не реагируют с расплавленным металлом, и активные – те, что вступают с расплавом в химическую реакцию.

Название метода TIGимеет расшифровку TungstenInertGas. Отсюда можно сделать вывод, что применяются только инертные газы. Как правило, это аргон, поэтому и называют зачастую этот вид сварки аргонно-дуговая. Но в отдельных случаях применяют также гелий, или его смеси с аргоном. Гелий увеличивает проплавляющую способность дуги, но его стоимость значительно выше аргона, поэтому применение этого газа ограничено. Даже небольшой объем активного газа сделает сварку этим методом невозможной – в металле появятся поры, а вольфрамовый электрод будет сгорать и быстро загрязнятся.

А что же с полуавтоматической сваркой? Этотметодобозначаетсякак MIG/MAG – Metal Inert Gas и Metal Active Gas. Получается, что применяются как инертные, так и активные газы. Все дело в том, что этим методом можно сваривать не только стали, а и алюминий и его сплавы. Поэтому если речь идет о сварке алюминия, используется только инертный газ, чаще всего аргон; использование активных газов для этого металла недопустимо. А вот со сталями немного иначе. Если стоит задача сваривать высоколегированные нержавеющие стали, то используется смесь аргона и кислорода (до 3%) или добавляется углекислота в небольших количествах (2,5%). Это связано с небольшой теплопроводностью и энергией ионизации чистого аргона, что приводит к нестабильной дуге. Добавка активных газов решает эту проблему.

Для сварки обычных низколегированных сталей, таких как ст3, продолжительное время использовали доступный активный газ – углекислоту. Отсюда и обозначение метода MAG. Но со временем было установлено, что газовые смеси, обогащенные аргоном, увеличивают производительность сварки, уменьшают разбрызгивание металла, увеличивают глубину проплавления, стабилизируют процесс сварки и улучшают качество металла шва. Поэтому все чаще применяют именно газовые смеси вместо чистой углекислоты. Существует несколько популярных объемных соотношений газов, но наиболее универсальным и широко применяемым является содержание аргона 82% и 18% углекислоты. Также следует упомянуть, что иногда добавляют в небольших количествах кислород, а вместо аргона применяют гелий, но уже в других пропорциях – это позволяет решать специфические задачи по сварке, в том числе полностью механизированной.

Теперь становится понятным, почему нельзя использовать углекислоту вместо аргона и вообще где какой газ нужен. В завершение хотелось бы сказать, что сварка в защитных газах с каждым годом все больше вытесняет ручную дуговую, также как и газовые смеси замещают углекислоту, поднимая качество сварочных работ на новый уровень.