Сутність зварювання в середовищі захисних газів полягає в тому, що дуга горить в середовищі захисного газу, відтісняє повітря із зони зварювання і захищає наплавлений метал від кисню та азоту повітря.
В даний час широко застосовується зварювання в середовищі вуглекислого газу і суміші газів аргон і СО2. Вони застосовуються при виготовленні виробів з вуглецевих, легованих конструкційних сталей і в ряді випадків при виготовленні конструкцій з перлитових теплостійких і високолегованих сталей.
Аргон є інертним газом, що перешкоджає окисленню металу шва і попадання в зону зварювання інших газів з повітря.
Особливістю зварювання в вуглекислому газі є порівняно сильне вигоряння елементів, що володіють більшою спорідненістю до кисню (С, Al, Ti, Si, Mn і ін.). Окислення відбувається за рахунок як вуглекислого газу, так і атомарного кисню, який утворюється при дисоціації СО2 під дією температури дуги.
Основні фізичні властивості газів, а так само технічні характеристики газу в балонах представлені в таблиці 1.
1. Методи розрахунку використовуваного захисного газу для зварювання або наплавлення залежать від виду виробництва (серійне, одиночне, масове) і номенклатури. При виробництві металомістких конструкцій на дрібносерійне виробництво при складанні виробничої та конструкторської специфікацій на матеріали, для розрахунку витрати газу на виріб може бути застосована наступна формула:
де Nп - норма витрати дроту на виріб, яка визначається в кг; Rг - коефіцієнт, що враховує витрати захисного газу на 1 кг витрачається дроту, кг / кг. Для укрупнених розрахунків Rг можна брати рівним 1,15.
При виготовленні на підприємствах дослідних зразків або настановних серій виробів нормативи витрат зварювальних матеріалів рекомендується застосовувати з коефіцієнтом 1,3.
2. Застосовується метод розрахунку витрати захисного газу Нг в літрах або кубічних метрах на 1 м шва визначається в основному для серійного виробництва однотипних деталей або для малого виробництва за такою формулою:
де Нг - питома витрата захисного газу, наведений в табл. 2, м3 / с (л / хв); Т - основний час зварювання n-го проходу, з (хв); НДГ - додатковий витрата захисного газу на виконання підготовчо-заключних операцій при зварюванні n-го проходу, м3 (л); n - кількість проходів, n = 1, 2, 3. n (величина перетину кожного проходу для зварювання стикових з'єднань дротами діаметром 1,4. 1,6 мм не повинна перевищувати 30. 40 мм2, а діаметром 2 мм - 40. 60 мм2 ).
Визначаючи витрата вуглекислого газу в кілограмах, необхідно мати на увазі, що при випаровуванні 1 кг рідкої вуглекислоти його утворюється 0,509 м3, або 509 л.
Додатковий витрата захисного газу НДГ в літрах або кубічних метрах на кожен прохід розраховується за формулою:
де ТПЗ - час на підготовчо-заключні операції (продування пальника до зварювання, настройку режимів зварювання, обдув місця зварювання після закінчення процесу), з (хв).
Останній метод розрахунку є більш економічним і прогресивним. Для контролю витрати газу на балони необхідно встановлювати витратоміри і редуктора.
Витрата газу для кольорових металів при аргонодугового зварюванні трохи відрізняється від витрати для конструкційних сталей і часто більше в 1,5 і 2 рази.
- при зварюванні алюмінію витрата аргону 15 -20 літрів в хвилину,
- при зварюванні міді витрата газу становить 10 -12 літрів в хвилину,
- при зварюванні магнієвих сплавів витрата аргону 12 -14 літрів в хвилину,
- при зварюванні нікелевих сплавів витрата аргону 10 -12 літрів в хвилину,
- при зварюванні титану і його сплавів витрата аргону 35 - 50 літрів в хвилину,
При цьому не треба забувати про місце розміщення та проведення зварювання в захисних газах, при виконанні робіт на вулиці або на «протязі» рекомендується застосовувати захисні споруди, намети і збільшити витрату газу до отримання надійної газового захисту зварного шва.