Захисні гази призначені для захисту зварювальної дуги й ванни від шкідливого впливу навколишнього середовища. В якості захисних газів використовують інертні та активні гази, а також їх суміші.
До активних захисних газів відносяться вуглекислий газ, азот, водень та ін. Вони хімічно взаємодіють із зварюваним матеріалом і розчиняються в ньому.
Вуглекислий газ (СО2) є безколірний з незначним запахом. При підвищенні тиску він перетворюється в рідину, яку називають вуглекислотою, а при сильному охолоджені (нижче -78,9°С) переходить у твердий стан, який називають «сухий лід». Вуглекислий газ в 1,5 рази важчий за повітря, що забезпечує надійний захист зварної ванни при незначних витратах.
Газ одержують із вапняків, коксу, антрациту методом випалювання в спеціальних печах із природного й котельних газів та іншими способами. Густина рідкої вуглекислоти сильно змінюється при змінах температури і тому вуглекислота постачається за масою, а не за об'ємом. При випаровуванні 1 кг вуглекислоти утворюється 509 дм3 (л) вуглекислого газу.
Випускають двоокис вуглецю газоподібний і рідкий (ГОСТ 8050-85) таких серій:
—зварювальний (не менше 99,5% СОг);
— зварювальний підвищеної якості (99,8% СОг);
- технічний (98,5% С02).
Зварювальний (просушений) вуглекислий газ відрізняється від технічного меншим вмістом вологи.
* Рідку вуглекислоту зберігають у балонах під тиском 6-7 МПа. У балоні знаходиться 60-80% рідини, а решта — газ, що випарувався. Колір балона чорний, а напис — жовтий. В балони місткістю 40 л заливають 25 л вуглекислоти, при випаровуванні якої утворюється 15 120 л газу. Зварювальну вуглекислоту забороняється заливати в балони з-під харчової і технічної вуглекислоти тому, що вони можуть мати підвищену кількість пари води. Використовують вуглекислоту до тиску в балоні не менше 0,4 МПа.
Під час використання вуглекислоти можуть виникнути перепади тиску, що призводить до утворення «сухого льоду». Для запобігання цьому явищу між балоном і редуктором установлюють підігрівач.
У балонах із вуглекислим газом не повинна бути вода, але через дефіцит зварювальної вуглекислоти першого сорту, застосовують газ другого сорту і харчовий. Підвищений вміст водяної пари у вуглекислому газі призводить до утворення пор і зниження пластичності зварного з'єднання. Тому рекомендують перед використанням новий балон встановити вентилем вниз на 8 год, а потім відкрити його в такому положенні й випускати воду до появи «сухого льоду». Для зниження вмісту вологи та поглинання теплоти при випаровуванні вуглекислого газу на виході з балона встановлюють підігрівані.
Азот — газ без кольору й запаху, при температурі -196°С перетворюється на рідину. Він є інертним щодо міді. Одержують азот із атмосферного повітря в якості побічного продукту. Використовують для зварювання міді, аустенітних сталей і плазмового різання.
Випускають азот таких сортів:
— газоподібний і рідкий (ГОСТ 9293-74): особливої чистоти (не менше 99,996% N2); технічний газоподібний вищого сорту (99,994% N2); технічний газоподібний і рідкий першого сорту (99,5% N2); технічний газоподібний і рідкий другого сорту (99,0% N2); технічний газоподібний і рідкий третього сорту (97,0% N2);
— азот газоподібний і рідкий технічний, підвищеної чистоти: сорт 1 (99,99% N2); сорт 2 (99,95% N2).
Колір балону чорний, напис — жовтий.
Водень — газ без кольору, запаху й смаку, в 1,4 рази легший за повітря. Використовують в якості домішки до захисних газів та для інших промислових потреб. Одержують шляхом електролізу дистильованої води, розчину хлористих солей тощо.
Згідно з ГОСТом 3022-80 випускають технічний водень таких марок:
• А (вміст водню не менше 99,99% Н);
• Б - сорт вищий (99,95%Н), сорт 1 (99,8% Н);
• В - сорт вищий (98,5% Н), сорт 1 (97,5% Н), сорт 2 (95,0% Н). Колір балону темно-зелений, напис — червоний.
У деяких випадках кращі технологічні властивості мають суміші газів. Суміш з 70% Не і 30% Аг збільшує продуктивність зварювання алюмінію, покращує формування шва, дозволяє наплавлювати більший шар металу. Суміш вуглекислоти з киснем (2-5%) сприяє дрібно-краплинному перенесенню металу, покращує формування шва, зменшує розбризкування на 30-40%. Аргоно-азотна суміш (86-88% Аг) покращує плазмове різання, а аргоно-киснева (79-77% Аг) сприяє кращому зварюванню плавким електродом сплавів у сильноокис-нювальній атмосфері. Домішки вуглекислоти або кисню до аргону сприяють утворенню струминного перенесення металу в дузі, зменшуючи при цьому розбризкування і покращуючи якість шва. Суміш аргону (90%) і водню (10%) використовується при зварюванні тонкого металу, забезпечує збільшення швидкості зварювання, зменшення зони термічного впливу і залишкових деформацій. Таку суміш застосовують при мікроплазмовому зварюванні. Водень забезпечує стискання стовпа дуги, робить його сконцентрованим.
Суміші інертних і активних газів (аргон, вуглекислий газ, кисень) мають технологічні переваги перед чистим вуглекислим газом. У даний час впроваджений випуск готової газової суміші марки АГАМИКС, яка зменшує розбризкування електродного металу на 5-10%, покращує формування металу шва і робить процес зварювання менше чутливим до коливань напруги та швидкості подачі дроту.