Sélection des gaz de blindage pour le soudage par arc de flux: analyse approfondie et guide d'application

Dans le domaine du soudage, le soudage à arc à noyau de flux (FCAW-G) joue un rôle important et est largement utilisé dans la fabrication lourde, la construction, la construction navale,installations offshore et autres industries pour le soudage de l'acier à faible teneur en carboneLe choix du gaz de blindage est déterminant pour l'effet de soudage.et ceux couramment utilisés sont du CO2 pur à 100% ou un mélange de 75% à 80% d'Ar et de 20% à 25% de CO2Cet article explorera en profondeur les avantages et les inconvénients de ces deux gaz de protection pour aider les praticiens de soudage à faire des choix éclairés.

Principe de fonctionnement du gaz de protection: le bouclier invisible dans la zone de soudage

La fonction principale du gaz de blindage est de bloquer l'air et d'empêcher l'oxygène, l'azote et la vapeur d'eau d'éroder la piscine de soudage et l'électrode.le gaz de blindage est éjecté de la buse de la torche de soudage, créant un environnement isolé autour de l'électrode pour assurer la combustion stable de l'arc et la solidification normale du bassin fondu.Les mélanges de CO2 et d'Ar/CO2 peuvent remplir efficacement cette responsabilité et participer également à la construction de la région du plasma arc, affectant la conduction thermique de l'arc et la force sur la piscine fondue, bien qu'il y ait des différences de performances dans ces aspects.

Caractéristiques des gaz de blindage: différences d'un point de vue microscopique

1.Potentiel d'ionisation et stabilité de l'arc: le potentiel d'ionisation détermine la facilité de conduction du gaz. le potentiel d'ionisation du CO2 est 14,4 eV, inférieur à celui de l'Ar à 15,7 eV,qui donne au CO2 un avantage dans l'allumage et le maintien de l'arc et peut rapidement établir un arc de soudage stable.

2.Conduction thermique et transfert de gouttelettes: La haute conductivité thermique du CO2 le différencie du mélange Ar/CO2 par le transfert des gouttelettes, la forme de l'arc, la pénétration de la soudure et la distribution de la température.La conductivité thermique plus élevée favorise la formation d'un grand transfert de gouttelettes lors du transfert de gouttelettes, affectant la formation de la soudure et le contrôle de la pénétration.

3.Réactivité et composition de la soudure: le CO2 est un gaz inerte à température ambiante, mais il se décompose en atomes de CO, O2 et d'oxygène à haute température de l'arc et devient un gaz actif,qui est sujet à des réactions d'oxydation avec des métauxL'Ar est un gaz inerte, et le mélange Ar/CO2 a une réactivité relativement faible.lorsque l'on utilise le mélange Ar/CO2, l'efficacité de dépôt de l'alliage d'électrodes est plus élevée car certains éléments d'alliage réagissent avec l'oxygène décomposé à partir de CO2 pour former des oxydes qui pénètrent dans la slag,augmentation de la teneur en désoxydants tels que Mn et Si dans la soudure, ce qui augmente la résistance à la soudure mais réduit l'allongement et la résistance aux chocs.

Gaz inertes et gaz de mélange: compatibilité dans l'application

Bien que les gaz inertes puissent protéger la piscine fondue, des problèmes peuvent survenir lorsqu'ils sont utilisés seuls pour le soudage de métaux à base de fer.l'arc sera allongé et le revêtement extérieur de l'électrode fondra prématurémentEn Amérique du Nord, les gaz à mélange Ar/CO2 sont principalement utilisés pour le soudage de métaux à base de fer.Les mélanges de 75% Ar + 25% CO2 ou 80% Ar + 20% CO2 sont couramment utilisés pour le soudage FCAW-G en acier inoxydable, et certains fils de soudage nécessitent 90% d'Ar + 10% de CO2, et une teneur en Ar inférieure à 75% affectera les performances de l'arc.

Facteurs dans la sélection du gaz de blindage: compromis entre coût, soudeur et qualité

1.Considération des coûts: choix derrière le compte économique: Dans les coûts de soudage, la main-d'œuvre et la gestion représentent 80%, les matériaux 20% et le gaz de blindage environ 1/4 du coût des matériaux.Le CO2 a un large éventail de sources et peut être obtenu à faible coût par le traitement du gaz naturelCependant, l'Ar est rare dans l'atmosphère et son extraction nécessite des équipements complexes et une consommation d'énergie élevée, ce qui entraîne des coûts élevés.Si l'on considère uniquement le coût du gaz, le CO2 est le premier choix, mais la décision doit être totalement évaluée.

2.Préférence du soudeur et productivité: lien entre expérience opérationnelle et efficacité: Lorsqu'on utilise le même fil de soudage, le mélange Ar/CO2 a un arc plus stable, moins d'éclaboussures et un transfert de gouttelettes plus stable, ce qui permet de maintenir un bon état de la piscine fondue,est bénéfique pour le soudage dans des positions spéciales et améliore la productivitéCependant, sa teneur en Ar plus élevée augmente le rayonnement thermique reçu par le soudeur et le pistolet de soudage est sujet à la surchauffe.nécessitant un pistolet de soudage de plus grande puissance ou un remplacement plus fréquent des pièces usées.

3.La qualité du soudage: la garantie essentielle de la qualité du soudage: Le mélange Ar/CO2 fonctionne bien dans la formation de soudure, réduisant les éclaboussures et les coûts de nettoyage post-soudure, ce qui est utile pour les essais ultrasoniques.Parce que les fines gouttelettes augmentent la quantité de dissolution du gaz, les traces de gaz peuvent affecter l'apparence et les performances de la soudure.

Scénarios d'application typiques: préférences de sélection dans la pratique industrielle

Dans le soudage à haute déposition plat et horizontal, le CO2 est couramment utilisé en raison de son avantage en termes de coût et de ses exigences en matière de soudage;l'industrie de la construction navale privilégie le CO2 parce que son arc peut effectivement brûler le primer sur le métal commun; dans l'industrie de la construction offshore en Amérique du Nord, lors du soudage de soudures à rainures spécifiques, le mélange Ar/CO2 est préféré en raison de la poursuite de l'apparence de la soudure et de la faible éclaboussure.Si plusieurs procédés de soudage protégés par gaz sont utilisés dans un atelier, le gaz de blindage est souvent normalisé, et certains fabricants choisissent également le mélange Ar/CO2 pour optimiser l'effet de soudage GMAW.

Conclusion: examen approfondi et prise de décision précise

La sélection du gaz de blindage pour le FCAW-G doit être équilibrée entre coût, qualité et productivité.et doit être déterminée sur la base de l'impact du gaz sur divers aspects des opérations de soudage réellesAprès avoir sélectionné le gaz de blindage, il est nécessaire de sélectionner une électrode appropriée pour assurer le meilleur équilibre entre la qualité et l'efficacité du soudage.