Vi siete mai chiesti cosa rende i gas di saldatura così essenziali e allo stesso tempo complessi? Questo articolo esplora i diversi tipi di gas di saldatura, il loro ruolo nel proteggere e stabilizzare le saldature e l'impatto critico che hanno sui processi di saldatura. Scoprirete le proprietà uniche di gas come l'argon, l'anidride carbonica e l'acetilene e imparerete a selezionare il gas giusto per le varie applicazioni di saldatura e taglio. Alla fine, comprenderete il significato di ciascun gas e il modo in cui migliora l'efficienza e la qualità della saldatura.
Per gas di saldatura si intende principalmente il gas di protezione utilizzato nella saldatura schermata da gas (come la saldatura schermata da gas di anidride carbonica e la saldatura schermata da gas inerte) e il gas utilizzato nella saldatura a filo continuo. saldatura a gas e taglio. Questo include gas come l'anidride carbonica (CO2), argon (Ar), elio (He), ossigeno (O2), gas combustibile, gas misto, ecc.
Durante la saldatura, il gas di protezione non serve solo come mezzo protettivo nell'area di saldatura, ma anche come mezzo gassoso che genera l'arco.
La saldatura e il taglio a gas si basano principalmente sulla fiamma ad alta temperatura con calore concentrato generato dalla combustione del gas.
Pertanto, le caratteristiche fisiche e chimiche del gas non solo influiscono sull'effetto di protezione, ma anche sull'accensione dell'arco e sulla stabilità del processo di saldatura e taglio.
Per gas di saldatura si intendono vari gas utilizzati nella saldatura o nel taglio. A seconda del loro ruolo nel processo, i gas di saldatura possono essere classificati in due tipi: gas di schermatura e gas per la saldatura e il taglio a gas.
(1) Gas di schermatura:
Il gas di schermatura viene utilizzato in saldatura a gas schermata per proteggere il bagno di saldatura dall'atmosfera circostante. I gas di protezione comunemente utilizzati sono l'anidride carbonica (CO2), argon (Ar), elio (He), ossigeno (O2), azoto (N2), idrogeno (H2) e le loro miscele (come Ar + He, Ar + CO2, Ar + CO2 + O2, ecc.).
L'Istituto Internazionale della Saldatura classifica i gas di protezione in base al loro potenziale di ossidazione: gas inerte o riducente (Classe I), gas debolmente ossidante (Classe M1), gas mediamente ossidante (Classe M2) e gas fortemente ossidante (Classi M3 e C).
(2) Gas per saldatura e taglio a gas:
Il gas per la saldatura e il taglio a gas viene classificato in base alla sua natura in due tipi: gas di supporto alla combustione (O2) e gas combustibile. Quando il gas combustibile e l'ossigeno si mescolano e bruciano, rilasciano una quantità significativa di calore, creando una fiamma ad alta temperatura con calore concentrato che può fondere il metallo.
Acetilene (C2H2) è il gas combustibile più comunemente utilizzato nella saldatura e nel taglio a gas, mentre altri gas ampiamente utilizzati sono il propano (C3H8), propilene (C3H6), gas naturale (principalmente metano CH4) e gas di petrolio liquefatto (principalmente propano).
Il ruolo del gas varia nei diversi processi di saldatura o taglio e la scelta del gas dipende dal tipo di materiale da saldare. Ciò richiede la scelta di un gas con proprietà fisiche o chimiche specifiche, o anche di una miscela di più gas, a seconda dell'occasione.
La Tabella 1 illustra le proprietà e gli usi principali dei gas tipicamente utilizzati nella saldatura e nel taglio, mentre la Tabella 2 illustra le caratteristiche dei diversi gas durante il processo di saldatura. processo di saldatura.
Tabella 1 Caratteristiche principali e usi dei comuni gas di saldatura
| Gas | Simbolo | Proprietà principali | Applicazione nella saldatura |
|---|---|---|---|
| Anidride carbonica | CO2 | Proprietà chimiche stabili; supporto alla non combustione e alla non combustione; Può decomporsi in CO e o ad alta temperatura e presenta una certa ossidazione verso i metalli; Può liquefarsi; quando la CO2 liquida evapora, assorbe molto calore e può solidificarsi in anidride carbonica solida, comunemente nota come ghiaccio secco. | Il filo di saldatura può essere utilizzato come gas di protezione durante la saldatura, come la saldatura schermata con gas CO2 e la saldatura schermata con gas CO2 + O2, CO2 + un gas misto. |
| Argon | Ar | Gas inerte; la proprietà chimica non è attiva e non svolge un ruolo chimico con altri elementi a temperatura ambiente e ad alta temperatura. | Viene utilizzato come gas di protezione per la protezione meccanica durante la saldatura ad arco, saldatura al plasma e taglio. |
| Ossigeno | O2 | Gas incolore; favorisce la combustione; è molto attivo ad alta temperatura e si combina direttamente con molti elementi; Durante la saldatura, l'ossigeno che entra nella piscina fusa ossida elementi metallici e svolgono un ruolo dannoso. | La combustione mista di ossigeno e gas combustibile può ottenere temperature estremamente elevate per la saldatura e il taglio, come la fiamma di ossigeno e acetilene e la fiamma di ossigeno e idrogeno. Può essere miscelato con argon e anidride carbonica in proporzione per la saldatura a gas misto schermato. |
| Acetilene | C2H2 | Comunemente noto come gas di carburo di calcio; meno solubile in acqua, solubile in alcool, una grande quantità solubile in acetone; miscelato con aria e ossigeno forma una miscela di gas esplosiva; Brucia in ossigeno ed emette 3500 ℃ ad alta temperatura e luce intensa. | Per l'ossiacetilene saldatura a fiamma e taglio |
| Idrogeno | H2 | Può bruciare; non è attivo a temperatura ambiente e molto attivo ad alta temperatura; può essere utilizzato come agente riducente per minerali metallici e ossidi metallici; Durante la saldatura, una grande quantità di metallo fuso può precipitare durante il raffreddamento, con conseguente facile formazione di pori. | L'idrogeno viene utilizzato come gas di protezione riducente durante la saldatura. La combustione mista con ossigeno può essere utilizzata come fonte di calore per la saldatura a gas. |
| Azoto | N2 | Proprietà chimiche inattive; può combinarsi direttamente con l'idrogeno e l'ossigeno ad alta temperatura; entrare nel bagno fuso durante la saldatura è dannoso; In pratica non reagisce con il rame e può essere utilizzato come gas protettivo. | Nella saldatura ad arco con azoto, il rame e l'acciaio inossidabile possono essere saldati con l'azoto come gas di protezione. L'azoto è anche comunemente usato in Taglio al plasma ad arco come gas protettivo esterno. |
Tabella 2 caratteristiche dei diversi gas durante la saldatura
| Gas | puro | Gradiente di posizione della colonna | Stabilità dell'arco | Caratteristiche di transizione del metallo | Proprietà chimiche | Penetrazione della saldatura forma | Caratteristiche di riscaldamento |
| CO2 | 99.90% | alto | soddisfatto | soddisfatti, ma alcuni schizzi | Forte ossidazione | Forma piatta, grande penetrazione | |
| Ar | 99.995% | basso | buono | soddisfatto | A forma di fungo | ||
| Lui | 99.99% | alto | soddisfatto | soddisfatto | Forma piatta | L'apporto termico della saldatura di testa è superiore a quello dell'ar | |
| N2 | 99.90% | alto | cattivo | cattivo | Pori e nitruri vengono prodotti nell'acciaio | Forma piatta |
I gas appropriati devono essere utilizzati per la produzione di CO2 saldatura a gas, saldatura a gas inerte, saldatura a gas misto, saldatura al plasma, brasatura in atmosfera protettiva, saldatura a gas ossigeno-acetilene e taglio.
La scelta del gas di saldatura dipende principalmente dai metodi di saldatura e di taglio utilizzati. Inoltre, è influenzata anche dalle proprietà del metallo saldato, dagli standard qualitativi del giunto saldatoLo spessore della struttura saldata, la posizione di saldatura e il processo utilizzato.
3.1. Selezionare il gas in base al metodo di saldatura
I gas utilizzati per la saldatura, il taglio o la saldatura a gas schermato variano a seconda dei diversi metodi di saldatura utilizzati durante il processo. processo di saldatura.
La Tabella 3 fornisce informazioni sulla scelta dei metodi di saldatura e dei corrispondenti gas di saldatura. La Tabella 4 illustra invece la selezione dei metodi di saldatura più comuni. brasatura gas utilizzati nelle atmosfere protettive. La tabella 5 mostra l'idoneità di vari gas per il taglio al plasma.
Tabella 3 selezione dei metodi di saldatura e dei gas di saldatura
| Metodo di saldatura | Gas di saldatura | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Saldatura a gas | C2H2+O2 | H2 | ||||
| Taglio a gas | C2H2+O2 | Gas di petrolio liquefatto+O2 | gas di carbone+O2 | gas naturale+O2 | ||
| Taglio al plasma ad arco | aria | N2 | Ar+N2 | Ar+H2 | N2+H2 | |
| Saldatura con gas inerte al tungsteno (TIG) | Ar | Lui | Ar+He | |||
| Filo pieno | Gas inerte arco metallico saldatura (MIG) | Ar | Lui | Ar+He | ||
| Saldatura attiva ad arco di gas metallo (MAG) | Ar+O2 | Ar+CO2 | Ar+CO2+O2 | |||
| CO2 saldatura a gas schermata | CO2 | CO2+O2 | ||||
| Filo animato | CO2 | Ar+O2 | Ar+CO2 | |||
Tabella 4 Selezione dei comuni gas di brasatura in atmosfera protettiva
| Gas | Natura | Composizione chimica e requisiti di purezza | Scopo |
| Argon | inerzia | Argon > 99,99% | Acciaio legato, lega a resistenza termica, rame e lega di rame |
| Idrogeno | Riducibilità | Idrogeno 100% | Acciaio legato, lega a resistenza termica e rame privo di ossigeno |
| Decomposizione dell'ammoniaca | Riducibilità | Idrogeno 75% azoto 25% | Acciaio al carbonio, acciaio debolmente legato e rame privo di idrogeno |
| Ammoniaca in decomposizione con compressione insufficiente | Riducibilità | Idrogeno 7% ~ 20% e altro azoto | acciaio dolce |
| Azoto | È inerte rispetto al rame | Azoto 100% | Rame e leghe di rame |
Tabella 5 Applicabilità di vari gas nel taglio ad arco plasma
| Gas | Scopo principale | Osservazioni |
| Ar, Ar+H2， Ar+N2， Ar+H2+N2 | Taglio dell'acciaio inossidabile, metalli non ferrosi o leghe | L'Ar viene utilizzato solo per tagliare metalli sottili |
| N2, N2+H2 | N2come gas di lavoro dell'arco plasma a ricompressione d'acqua, può essere utilizzato anche per tagliare l'acciaio al carbonio. | |
| O2, Aria | Taglio dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio debolmente legato, utilizzato anche per il taglio dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio | In genere non vengono utilizzate parti strutturali importanti in lega di alluminio |
| Anidride carbonica | Decomposizione dell'ammoniaca | Ar+CO2 |
| Azoto | C2H2+O2 | CO2+02 |
| Argon | GPL + O2 | Ar+O2 |
| Ossigeno | Ar+N2 | Ar+H2+N2 |
| Acetilene | N2+H2 | Miscela di saldatura |
| Idrogeno | Ar+H2 | Ar+He |
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