Warum wird CO2 beim Schweißen verwendet?

Das MIG (GMAW) -Schweißen mit Schutzgas und einer festen Drahtelektrode erzeugt eine saubere, schlackenfreie Schweißnaht, ohne dass das Schweißen ständig gestoppt werden muss, um die Elektrode zu ersetzen, wie beim Stabschweißen. Gesteigerte Produktivität und reduzierte Reinigungskosten sind nur zwei der Vorteile, die mit diesem Prozess möglich sind.

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Schutzgas kann eine bedeutende Rolle bei der Verbesserung oder Behinderung der Schweißleistung spielen.

Um diese Ergebnisse in Ihrer spezifischen Anwendung zu erzielen, ist es jedoch hilfreich, die Rolle des Schutzgases, die verschiedenen verfügbaren Schutzgase und ihre einzigartigen Eigenschaften zu verstehen.

Der Hauptzweck des Schutzgases besteht darin, die Exposition des geschmolzenen Schweißbades gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in der Luftatmosphäre zu verhindern. Die Reaktion dieser Elemente mit dem Schweißbad kann eine Vielzahl von Problemen verursachen, einschließlich Porosität (Löcher innerhalb der Schweißraupe) und übermäßigem Spritzer.

Verschiedene Schutzgase spielen auch eine wichtige Rolle bei der Bestimmung von Schweißdurchdringungsprofilen, Lichtbogenstabilität, mechanischen Eigenschaften der fertigen Schweißnaht, dem von Ihnen verwendeten Transferprozess und mehr.

Die Wahl von Verbrauchsmaterialien für MIG-Pistolen, die eine gleichmäßige und reibungslose Schutzgaszufuhr gewährleisten, ist ebenfalls wichtig für erfolgreiche MIG-Schweißnähte.

Warum ist es wichtig, das richtige Gas zu wählen?

Viele MIG-Schweißanwendungen eignen sich für eine Vielzahl von Schutzgasoptionen, und Sie müssen Ihre Schweißziele bewerten, um das richtige für Ihre spezifische Anwendung auszuwählen. Die Kosten des Gases, die Eigenschaften der fertigen Schweißnaht, die Reinigung vor und nach dem Schweißen, das Grundmaterial, der Schweißtransferprozess und Ihre Produktivitätsziele müssen bei der Auswahl eines Schutzgases berücksichtigt werden.

Argon, Helium, Kohlendioxid und Sauerstoff sind die vier gebräuchlichsten Schutzgase, die beim MIG-Schweißen verwendet werden.

Porosität, wie sie an der Stirn- und Innenseite der Schweißraupe zu sehen ist, kann durch unzureichendes Schutzgas verursacht werden und die Schweißnaht dramatisch schwächen.

Kohlendioxid (CO2) ist das häufigste der beim MIG-Schweißen verwendeten reaktiven Gase und das einzige, das in seiner reinen Form ohne Zusatz von Inertgas verwendet werden kann. CO2 ist auch das kostengünstigste der gängigen Schutzgase und daher eine attraktive Wahl, wenn die Materialkosten im Vordergrund stehen. Reines CO2 sorgt für ein sehr tiefes Eindringen in die Schweißnaht, was zum Schweißen von dickem Material nützlich ist. Es erzeugt jedoch auch einen weniger stabilen Lichtbogen und mehr Spritzer als wenn es mit anderen Gasen gemischt wird. Es ist auch nur auf den Kurzschlussprozess beschränkt.

Für viele Unternehmen, einschließlich derjenigen, die Wert auf Schweißqualität, Aussehen und Reduzierung der Reinigung nach dem Schweißen legen, bietet eine Mischung aus 75 – 95 Prozent Argon und 5 – 25 Prozent CO2 eine wünschenswertere Kombination aus Lichtbogenstabilität, Pfützenkontrolle und reduziertem Spritzer als reines CO2. Diese Mischung ermöglicht auch die Verwendung eines Sprühtransferprozesses, der höhere Produktivitätsraten und optisch ansprechendere Schweißnähte erzeugen kann. Argon erzeugt auch ein schmaleres Eindringprofil, das für Kehlnähte und Stumpfnähte nützlich ist. Wenn Sie ein Nichteisenmetall – Aluminium, Magnesium oder Titan — schweißen, müssen Sie 100 Prozent Argon verwenden.

Sauerstoff, ebenfalls ein Reaktivgas, wird typischerweise in Rationen von neun Prozent oder weniger verwendet, um die Fließfähigkeit, Durchdringung und Lichtbogenstabilität von Schweißbädern in mildem Kohlenstoff, niedriglegiertem und rostfreiem Stahl zu verbessern. Es verursacht jedoch eine Oxidation des Schweißmetalls und wird daher nicht für die Verwendung mit Aluminium, Magnesium, Kupfer oder anderen exotischen Metallen empfohlen.

Helium wird wie reines Argon im Allgemeinen mit Nichteisenmetallen, aber auch mit rostfreien Stählen verwendet. Da Helium ein breites, tiefes Eindringprofil erzeugt, eignet es sich gut für dicke Materialien und wird normalerweise in Verhältnissen zwischen 25 und 75 Prozent Helium und 75 bis 25 Prozent Argon verwendet. Das Einstellen dieser Verhältnisse ändert das Eindringen, das Wulstprofil und die Fahrgeschwindigkeit. Helium erzeugt einen ‘heißeren’ Lichtbogen, der schnellere Fahrgeschwindigkeiten und höhere Produktivitätsraten ermöglicht. Es ist jedoch teurer und erfordert eine höhere Durchflussrate als Argon, so dass Sie den Wert der Produktivitätssteigerung gegen die erhöhten Kosten des Gases berechnen müssen. Bei rostfreien Stählen wird Helium typischerweise in einer Tri-Mix-Formel aus Argon und CO2 verwendet.

Diese Grafik zeigt den Unterschied, den Verbrauchsmaterialien bei der Schutzgasabdeckung machen können. Das Foto links zeigt eine gute Abdeckung, während die Abdeckung auf dem Foto rechts es der Luftumgebung ermöglicht, das Schutzgas zu kontaminieren.

Ist es in Ordnung, das Gas in das Schweißbad zu legen?

Alle Ihre Bemühungen, das richtige Schutzgas auszuwählen, werden jedoch verschwendet, wenn Ihre Ausrüstung das Gas nicht zur Schweißnaht bringt. Die Verbrauchsmaterialien der MIG-Pistole, bestehend aus Diffusor, Kontaktspitze und Düse, tragen entscheidend dazu bei, dass das Schweißbad ordnungsgemäß vor der Luftatmosphäre geschützt ist.

Wenn Sie eine Düse wählen, die für die Anwendung zu eng ist, oder wenn der Diffusor z. B. durch Spritzer verstopft wird, gelangt möglicherweise zu wenig Schutzgas in das Schweißbad. Ebenso kann ein schlecht konstruierter Diffusor das Schutzgas nicht richtig kanalisieren, was zu einer turbulenten, unsymmetrischen Gasströmung führt. Beide Szenarien können Lufteinschlüsse in das Schutzgas zulassen und zu übermäßiger Spritzerporosität und Schweißkontamination führen.

Dieser Ausschnitt zeigt ein Verbrauchssystem, bei dem die Kontaktspitze im Diffusor sitzt und durch den Spritzerschutz in der Düse gehalten wird. Wählen Sie bei der Auswahl von Verbrauchsmaterialien für MIG-Pistolen solche, die Spritzern widerstehen und eine ausreichend breite Düsenbohrung aufweisen, um eine ausreichende Schutzgasabdeckung zu gewährleisten. Einige Unternehmen bieten Düsen mit einem eingebauten Spritzerschutz an, der auch eine zweite Phase der Schutzgasdiffusion hinzufügt, was zu einem noch gleichmäßigeren Schutzgasstrom führt.

Die Wahl des richtigen Schutzgases für Ihre spezifische Anwendung erfordert eine sorgfältige Analyse der Art des Schweißens, die Sie durchführen, sowie Ihrer betrieblichen Prioritäten. Die Verwendung der oben genannten Richtlinien sollte einen guten Start in den Lernprozess bieten, aber achten Sie darauf, Ihren lokalen Schweißversorgungshändler zu konsultieren, bevor Sie eine endgültige Entscheidung treffen.

Kohlendioxid wird häufig als Schutzgas für das GMA-Schweißen von Kohlenstoffstählen verwendet. Bei anderen Metallen kann es zu einer Schweißoxidation kommen, die die metallurgischen Eigenschaften beeinträchtigt. In Kohlenstoffstählen hilft der Sauerstoffgehalt jedoch dabei, einige nützliche Schweißeigenschaften zu erzielen, anstatt Ihre Schweißnaht zu beeinträchtigen. Mit kohlendioxid abschirmung in kohlenstoffstählen, kann nicht produzieren elegante schweißnähte. Dennoch führt die Verwendung einiger anderer Gase (wie Argon) in Verbindung mit Kohlendioxid zu einer Verbesserung einiger anderer Faktoren wie Lichtbogenstabilität, Fließfähigkeit des Schweißbades usw. um die Solidität und Qualität der Schweißnähte zu verbessern.

Während traditionelle Stabschweißer beim Schweißen nur sehr wenig über Gase wussten, hat der Aufstieg der MIG– und WIG-Schweißmaschinen in den letzten 70 – 80 Jahren den Bedarf an Gas als Handelsware in den meisten Werkstätten erhöht.

Wenn wir uns mit den führenden Gasen und Gemischen beschäftigen, die in der Welt des Schweißens verwendet werden, ist es faszinierend zu erfahren, wie weit wir in der kurzen Zeit seit ihrer Einführung fortgeschritten sind. Der Fortschritt ist enorm, und was für neue Gase oder neue Wege zur Verwendung dieser Gase auf uns zukommt, ist aufregend.

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Was ist der Zweck von Gas beim Schweißen?

Gas wird auf unterschiedliche Weise verwendet. Dazu gehören die Abschirmung des Lichtbogens vor Verunreinigungen wie Luft, Staub und anderen Gasen, das Reinigen der Schweißnähte an der Unterseite der Naht gegenüber dem Lichtbogen (oder das Spülen) und das Erhitzen von Metall. Deckgase werden auch verwendet, um Metall nach dem Schweißprozess zu schützen.

Welche verschiedenen Arten von Gasen werden beim Schweißen verwendet?

Inerte und reaktive Gase

Gase werden in zwei Kategorien eingeteilt: inert oder reaktiv. Inertgase verändern oder verändern sich nicht, wenn sie mit anderen Substanzen oder Temperaturen in Kontakt kommen. Reaktive Gase machen das Gegenteil. Sie reagieren unter verschiedenen Umständen und bewirken eine Zustandsänderung in den anderen Substanzen und / oder in sich selbst.

Inertgase sind nützlich, da sie es ermöglichen, Schweißnähte auf natürliche Weise zu erzielen, ohne dass unerwünschte Ereignisse die Schweißnaht schwächen oder verzerren. Reaktive Gase sorgen für eine positive Veränderung während des Schweißprozesses, wodurch die Art und Weise, wie das Material geschmolzen wird, verbessert wird.

Schutzgas

Wenn die Luft beim Schweißen in den Lichtbogen gelangt, bilden sich Luftblasen im geschmolzenen Metall, wodurch eine schwache und sehr hässliche Schweißnaht entsteht. Sie können nicht MIG- oder WIG-Schweißen ohne Schutzgas, es sei denn, das Füllmaterial verwendet wird, Flussmittel entkernt oder Flussmittel beschichtet. Dies dient dem gleichen Zweck wie ein Schutzgas, das Verunreinigungen fernhält, jedoch auf andere Weise.

Die meisten Schutzgase sind inert, was sie ideal für die Abschirmung eines Schweißprozesses macht, da sie unter den extremen Bedingungen des Schweißens stabil bleiben. Sie pflegen die Schweißnaht auch auf unterschiedliche Weise, abhängig vom verwendeten Gas, einschließlich mehr Penetration, mehr Fließfähigkeit beim Schmelzen und einer glatteren Oberfläche auf der Perle.

Spülgas

Spülgase werden verwendet, um die Unterseite des zu schweißenden Materials auf die gleiche Weise wie ein Schutzgas abzudecken, und nur getrennt vom natürlichen Schweißprozess.

Während Sie die Oberseite einer Verbindung schweißen, ist die Unterseite der Verbindung abgedichtet und wird von einem Gasstrom gespült. Es wird häufig mit Edelstahlartikeln verwendet, und es kann die gleiche Art von Gas oder ein anderes Gas sein als das, was auf der Oberseite des Gelenks verwendet wird.

Heizung gas

Bestimmte schweißen, wie gas schweißen und löten, erfordert gas zu wärme die metall oder die füllstoff stangen zu erreichen die schweißen. Dies ersetzt die Notwendigkeit eines Lichtbogens.

Für bestimmte Schweißarten muss das Metall vor dem Schweißen vorgewärmt werden, wofür dieses Gas verwendet wird. Das Gas ist einfach ein mit Luft oder Sauerstoff gemischter Brennstoff, der von einer Flamme angezündet wird, um das Metall zu erwärmen oder zu schmelzen.

Blanketinggas

Blanketinggas ist ein Prozess, bei dem Tanks und enge Räume nach Fertigstellung mit Gas gefüllt werden, um zu verhindern, dass Luft und andere Verunreinigungen das fertige Produkt beschädigen oder verschmutzen.

Manchmal wird es verwendet, um die abgeschlossenen Projekte vollständig zu füllen. In anderen Fällen wird das Gas in den luftgefüllten Tank gegeben, wodurch eine Mischung entsteht, die den Tank gegen andere Gase oder Reaktionen rein hält.

Was sind die Gründe für die Verwendung von Kohlendioxid beim Schweißen?

Hier sind einige Hauptgründe für die Verwendung von Kohlendioxid-Abschirmung in Gas-Metall-Lichtbogenschweißen von Kohlenstoffstählen.

Verbesserte Durchdringung

Die Kohlendioxidabschirmung sorgt für eine bessere Durchdringung der Verbindungen, da sie eine hohe Lichtbogenspannung beim Schweißen fördert. Auf diese Weise können Sie gute Ergebnisse für die Seitenwand- und Wurzelpenetration erzielen.

Kosten-Nutzen

Der Vorteil der niedrigen Kosten erhöht seinen Wert unter anderen Schutzgasen. Die Verwendung von Kohlendioxid anstelle von Sauerstoff erlaubt keine Oxidation im Schweißgut, wie dies bei Sauerstoff der Fall ist. Da es schwerer ist, bietet es bessere Abschirmungseigenschaften. Obwohl es billiger als Argon und Helium ist, werden vergleichsweise weniger Qualitätsschweißnähte erhalten.

Zusatzoxidation

Aufgrund des Hochtemperaturlichtbogens dissoziiert Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff, was die Oxidation fördert. In diesem Fall kann ein wenig Oxidieren eine Begleitung zum GMA-Schweißen von Kohlenstoffstählen sein, indem die Polarflecken während des Prozesses reduziert werden, da die Bildung von Polarflecken instabile Lichtbögen und Spritzer während des Schweißens verursachen kann. Während des Sprühtransfermodus Elektroden mit positiven Anschlüssen verbunden sind (Anode) der Stromquelle und Werkstück mit negativen (Kathode), diese Art von Einstellungen führt zu Verpolung.

Oxidation kann die Desoxidationsmittel für Verbrauchsmaterialien reduzieren, beispielsweise kann der Siliziumgehalt verringert werden, und als Ergebnis wird glasige Schlacke (schwarz in der Farbe) in der Schweißung entwickelt. So ist kontrollierte Oxidation ein Schlüssel, zum des guten Durchdringens, Schweißungsraupendefinition zu erzielen. Auf der anderen Seite kann Kohlendioxid dazu beitragen, Flussmittel bereitzustellen und Porosität zu verhindern, indem jegliche auf einer Verbindung vorhandene Verunreinigung beseitigt wird.

Kombination mit anderen Gasen

Im Sprühtransfermodus liefert Kohlendioxid einzeln keine besseren Ergebnisse und kann zu starken Spritzern führen. Durch die Entwicklung einer Assoziation mit anderen Gasen können gegenseitige Vorteile erzielt werden. In Kombination mit Inertgasen (wie Argon) wird beispielsweise bei niedrigen Spannungseinstellungen eine reibungslose Spritzübertragung erreicht, wodurch das Problem des Spritzens und der Lichtbogeninstabilität beseitigt wird.

Vermeidung von Hinterschneidungen

Da Kohlendioxid ein dichteres Gas ist und schallabschirmen kann. Mit der Fähigkeit, schwere Schweißunvollkommenheiten wie Hinterschneidungen zu verhindern, werden gute Profilschweißperlen hergestellt.

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Sicherheit

Nun, Sicherheit ist ein weiteres Anliegen der Kohlendioxidabschirmung. Weniger gefährlich am Arbeitsplatz kann sich jedoch das bedrohliche Verhalten von freigesetztem Kohlenmonoxid als gefährlich erweisen. Die richtige Belüftung am Arbeitsplatz ist der empfohlene Schritt, um die Verfahren sicherer zu machen.

Entfernung von Rost

Dieses Gas hilft bei der Entfernung von Rost auf der Fuge. Es beseitigt das Rosten durch Reaktion mit Rostoxiden, und auf diese Weise werden auch andere Verunreinigungen entfernt. Abgesehen vom atmosphärischen Schutz hilft es auch, Schweißungsdefekte wie Porosität, Mangel an Fusion, Mangel an Durchdringen im Schweißgut zu verhindern.

Verbesserung der Zähigkeit

In einem Schweißverfahren sind die geeignete Zusammensetzung der Gase und die geeigneten Verbrauchsmaterialien die Hauptanliegen, um die erforderliche Zähigkeit in Schweißmetallen zu erzeugen. Kohlendioxid trägt in Kombination mit anderen Gasen auch dazu bei, die Zähigkeit des Schweißstücks zu verbessern.

Reduzierung der Oberflächenspannung

Die Oberflächenspannung ist ein weiteres Problem bei Kohlenstoffstählen, das eine geringere Penetration verursacht. Die geschmolzene Schweißnaht erhält eine hohe Oberflächenspannung, die durch die Verwendung von Inertgasen wie Helium, Argon usw. nicht verringert werden kann. Nur in diesem Fall ist Kohlendioxid das einzige Schutzgas, das die Intensität der Oberflächenspannung verringert und bessere Penetrationsergebnisse liefert. Dies macht Kohlendioxid in Kohlenstoffstählen außergewöhnlicher.

Beim Gasschweißen wird ein gasgespeister Flammenbrenner verwendet, um das Metallwerkstück und das Füllmaterial zu erwärmen und eine Schweißnaht zu erzeugen. Das Gas ist im Allgemeinen eine Mischung aus Brenngas und Sauerstoff, um eine saubere, heiße Flamme zu erzeugen. Viele verschiedene Gase können als Brennstoff für das Gasschweißen verwendet werden, und Strom wird nicht benötigt, um das Schweißsystem mit Strom zu versorgen, was zu einer flexiblen und tragbaren Herstellungsmethode führt. Alle Gasschweißtechniken erfordern eine geeignete Sicherheitsausrüstung für den Schweißer und die Lagerung der Schweißgase.

Autogen-Acetylen-Schweißen

Beim Autogen-Acetylen-Schweißen wird eine Mischung aus Acetylen- und Sauerstoffgas verwendet, um den Schweißbrenner zu versorgen. Das Autogen-Acetylen-Schweißen ist die am häufigsten verwendete Gasschweißtechnik. Dieses Gasgemisch liefert auch die höchste Flammentemperatur der verfügbaren Brenngase. Acetylen ist jedoch im Allgemeinen das teuerste aller Brenngase. Acetylen ist ein instabiles Gas und erfordert spezielle Handhabungs- und Lagerverfahren.

Autogen-Benzin-Schweißen

Druckbenzin wird als Schweißbrennstoff verwendet, wenn die Herstellungskosten ein Problem darstellen, insbesondere an Orten, an denen Acetylenkanister nicht verfügbar sind. Benzinbrenner können zum Brennerschneiden dicker Stahlplatten wirksamer sein als Acetylen. Das Benzin kann von Hand aus einer Druckflasche gepumpt werden, eine gängige Praxis von Schmuckherstellern in verarmten Gebieten.

MAPP-Gasschweißen

Methylacetylen-Propadien-Petroleum (MAPP) ist ein Gasgemisch, das viel inerter als andere Gasgemische ist und daher für Bastler und Freizeitschweißer sicherer zu verwenden und zu lagern ist. MAPP kann auch bei sehr hohen Drücken eingesetzt werden, so dass es in großvolumigen Schneidvorgängen eingesetzt werden kann.

Butan / Propan-Schweißen

Butan und Propan sind ähnliche Gase, die allein als Brenngase oder gemischt verwendet werden können. Butan und Propan haben eine niedrigere Flammentemperatur als Acetylen, sind aber kostengünstiger und leichter zu transportieren. Propanbrenner werden häufiger zum Löten, Biegen und Erhitzen verwendet. Propan erfordert eine andere Art von Brennerspitze als eine Injektorspitze, da es sich um ein schwereres Gas handelt.

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Wasserstoffschweißen

Wasserstoff kann bei höheren Drücken als andere Brenngase verwendet werden, was ihn besonders für Unterwasserschweißprozesse nützlich macht. Einige Wasserstoffschweißgeräte arbeiten mit der Elektrolyse, indem sie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten, die im Schweißprozess verwendet werden sollen. Diese Art der Elektrolyse wird häufig für kleine Brenner verwendet, wie sie in Schmuckherstellungsprozessen verwendet werden.

Wie schweißt man mit Mapp Gas?

MAPP ist ein von der Dow Chemical Company hergestelltes Gasgemisch, bei dem es sich um eine Kombination aus Flüssiggas (LPG) und Methylacetylen-Propadien handelt. MAPP-Gas kann wie LPG stark unter Druck gesetzt und gespeichert werden und ist ein Favorit von Hobbyschweißern. MAPP-Brenner liefern jedoch eine sehr heiße Flamme, fast so heiß wie Autogenacetylen, und das Gas kann für industrielle Zerspanungsvorgänge verwendet werden. MAPP sollte nicht zum Schweißen von Stahl verwendet werden, da der Wasserstoff im Gasgemisch zu spröden Schweißnähten führen kann.

Die zu verschweißenden Teile zusammenfügen und auf Ausrichtung prüfen. Zünden Sie den Schweißbrenner an und stellen Sie die Flamme ein. Einige MAPP-Brenner verwenden eine separate Sauerstoffflasche; Andere verlassen sich auf Luft, um der Flamme Sauerstoff zuzuführen. Berühren Sie die Flamme mit den Werkstücken und bewegen Sie sich in einem kleinen Kreis, um das Material an der Schweißzone zu schmelzen.

Bewegen Sie den Brenner, um den Pool aus geschmolzenem Metall nach vorne zu bewegen, und fügen Sie bei Bedarf Füllmaterial mit dem Füllstab zur Schweißnaht hinzu. Das unedle Metall sollte heiß genug sein, damit der Füllstab bei Berührung mit dem Werkstück wie Lot schmilzt.

Bewegen Sie die Schweißnaht weiter nach vorne, bis sie vollständig ist. Wenn sich das Werkstück erwärmt, stellen Sie die Schweißgeschwindigkeit ein, um ein Durchbrennen des Metalls zu vermeiden. Lassen Sie die Schweißnaht abkühlen, wenn Sie fertig sind.

Ist die Verwendung von Gas sicher?

Alle beim Schweißen verwendeten Gase haben aufgrund ihrer Eigenschaften einzigartige Gefahren. Während die meisten nicht brennbar sind, muss jedes brennbare Gas, das in einer Schweißerei verwendet wird, mit äußerster Vorsicht behandelt werden, insbesondere Acetylen.

Halten Sie brennbare Gase von Ihrem Schweißbereich fern, es sei denn, Sie verwenden sie gerade. Wenn Sie sie verwenden, haben Sie einen Feuerlöscher der Klasse B in der Nähe. Wenn auf Ihrem Feuerlöscher keine Klasse angegeben ist, wird ein Feuerlöscher der Klasse B entweder mit C02 oder einer Art Trockenchemikalie gefüllt.

Während Inertgase aufgrund mangelnder Entflammbarkeit kaum eine Gefahr darstellen und mit nichts reagieren, können sie Erstickung verursachen, wenn Sie zu lange in einem geschlossenen Raum schweißen. Wenn Sie in einer geschlossenen Umgebung schweißen müssen, stellen Sie sicher, dass Sie die richtigen Vorsichtsmaßnahmen getroffen haben. Gasdetektoren, Dunstabzugshauben, ein Schweißspotter und regelmäßige Pausen sind großartige Möglichkeiten, um die Gefahr zu minimieren.