Физические и химические свойства смеси газов

Автор: Игорь

Дата: 29.01.2017

4158

+Оглавление

Газовые смеси, которые используются для сварочной сферы, составляются специально для защиты расплавленной ванны металла от влияния негативных факторов. На нее могут оказывать влияние вкрапления кислорода из атмосферы, влага, находящаяся на металле, оксиды, оставшиеся после плохой зачистки и так далее. Все это приводит к появлению пор и трещин, что делает крепость соединения намного ниже и может привести к скорой поломке. Чтобы минимизировать различные виды брака, используются сварочные смеси газов.

Газовая смесь в баллонах

Как и отдельные виды газа, они обладают своими свойствами, которые вбирают от всех своих компонентов и обеспечивают уникальный результат. Для каждого типа металла, поддающегося сварке, нужны свои условия проведения работы, чтобы результат получился максимально качественным и надежным. Благодаря этому и создаются разные типы смесей, каждый из которых обладает своей сферой применения и лучше подходит для того или иного типа металла или его сплава.

Область применения

Объемная доля газа в смеси задает свойства для каждой субстанции. Исходя из этих свойств, меняется их сфера использования. Чаще всего они применяются в строительных работах, где газовая сварка и полуавтоматическая нужны для получения надежного соединения в металлоконструкциях. Многие из них являются несущими, так что не должны содержать трещин, пор, свищей, вкраплений и прочих недостатков. Без газовой смеси невозможно было бы достичь должного качества сварки и швы получались бы с дефектами.

Форма сварного шва при сварке в разных защитных газах

При соединении тонких деталей из металлических листов или труб также используют данное вещество. Трубы намного лучше варить в газовой защитной среде, чем электросваркой покрытыми электродами. Таким образом, смеси находят применение в бытовой, химической, нефтяной и пищевой промышленности. Их часто используют на производственных предприятиях, где идет работа с металлом. Машиностроение и другие подобные отрасли не обходятся без сварки полуавтоматом.

Физико-химические свойства

Каждая смесь по-своему уникальна и обладает собственными свойствами. Здесь приведены основные свойства одних из часто употребляемых вариантов в сварочной сфере:

Смесь	Свойства
Ar и СО2 Ar, СО2 и О2	Дает хорошее проплавление металла, удобен в управлении.
Ar (8-25)% и СО2 Ar, He и СО2
СО2 ,Ar (15…25)% и СО2
Ar 25% и СО2	Поддерживает высокие показатели тока и скорости сварки.
Ar 50% и СО2	Может использоваться для всех пространственных положений. С ним можно проваривать металл на большую. глубину. Высокая скорость сварки.
СО2	Дает высокую температуру, что увеличивает толщину рабочего металла, но грозит прожогами.
Ar (18)% и СО2	Дает стабильную дугу. Обеспечивает улучшенное сплавление металла и ровное формирование шва. С ним легко управлять ванной.
Ar (2-8)% и О2 Ar (5…20)% и СО2	Легко управляемый

С учетом того, что в смеси имеется несколько газов, ее свойства будут определяться процентным отношением каждого из них. Плотность смеси газов станет средним значением каждого из элементов, относительно его процентного содержания. Здесь приведены основные физико-химические свойства газов, входящих в смеси:

Газ	Плотность, кг/м³	Теплоемкость, Дж/г * градусы Цельсия	Теплопроводность, Вт/м * градусы Цельсия	Энергия диссоциации, эВ	Потенциал ионизации, В	Сечение столкновения, м²
Аргон	1,78	0,52	0,19	Нет диссоциации	15,7	2,5*10-20
Гелий	0,17	5,24	1,66	Нет диссоциации	24,5	10*10-20
Углекислый	1,97	0,82	0,19	5,5	14,3	25*10-20
Водород	0,09	14,25	2,36	4,4	15,4	130*10-20
Кислород	1,43	0,9	–	5,	12,5	20*10-20
Азот	1,25	1,03	0,29	7,4	15,5	20*10-20
Воздух	1,29	1	–	–	–	–

Расчет плотности

Плотность смеси газов является величиной, зависящей от свойств тех компонентов, которые входят в субстанцию. Определить их можно благодаря различным справочникам. Формула молярной массы смеси газов в таком случае будет не нужна, если известны показатели плотности каждого компонента. В некоторых случаях искомый результат может быть заранее известен из тех же справочников и технических характеристик, если речь идет о популярных марках. Но если таковых данных нет, то плотность смеси газов рассчитывается как сумма произведений плотности каждого входящего в нее газа. Значение компонента необходимо умножить на его процентное содержание и сложить все результаты.

Популярные смеси

Для самых популярных разновидностей плотность смеси газов зачастую является известной. Но стоит понимать, что в некоторых парах соотношение может меняться. Среди самых востребованных стоит отметить такие:

Углекислота + Аргон. Один из наиболее востребованных в сварочной отрасли газов. Углекислота обеспечивает легкость струйного переноса. Зачастую смесь используют для сварки низкоуглеродистых сталей. Здесь практически не образуются поры, а шов получает дополнительную пластичность.
Кислород + Аргон. Предназначается для работы с высоколегированными металлами. Чаще всего аргон занимает 95% объема. Это не дает появляться на поверхности металла порам.
Водород + Аргон. Эта сварочная смесь для полуавтомата используется для соединения никеля и нержавейки. Его используют также в качестве формовочного газа.
Гелий + Аргон. Применяется для никеля и его сплавов. Обеспечивает качественные швы для алюминия, меди и других цветных металлов и хромоникелевых сплавов.
Активный газы + Аргон. Экономичная смесь для различных видов сварки, в том числе и для ручной газовой. Она обладает универсальным применением, так как может справиться с низколегированными и высоколегированными сталями.

Заключение

Средняя молярная масса смеси газов, их плотность и другие параметры важны при составлении самих субстанций, определении их расхода и прочих вычислений. На практическое использование такие параметры практически не оказывают значения. В большинстве случаев параметры имеются в специализированной литературе или в характеристиках в документах, поставляемых вместе с продукцией.