Защитные газы и присадочная проволока для лазерной сварки: аргон, азот, ER308L, ER5356

Что делает защитный газ

У газа две задачи. Первая — не пустить воздух к расплавленному металлу и к шву, пока он остывает: кислород и азот воздуха окисляют ванну, шов темнеет, появляются поры. Вторая — влиять на форму ванны и устойчивость парогазового канала, в котором лазер проплавляет металл. Для второй задачи важен не только сорт газа, но и то, как он подан.

В ручном аппарате газ идёт через сопло пистолета вместе с проволокой. В промышленных установках, по руководству производителя систем Photonweld, его направляют на точку взаимодействия луча с металлом соосным соплом или трубкой и ведут по хвосту шва. Оба варианта решают одну задачу: газ должен накрывать ванну и остывающий участок, а не обдувать только пятно.

Газы: что выбрать

Для сравнения: в опытах Ливерморской лаборатории (источник 6 кВт, плазменное сопло 21 л/мин и хвостовая защита 23 л/мин) швы на стали A36 и нержавейке 304L получились пористыми в аргоне и почти беспористыми в азоте. Объясняют это тем, что азот растворяется и реагирует с расплавом, а пузыри не остаются в шве. В документации ручного аппарата Wattsan G2 для углеродистой стали указан только аргон, а Photonweld предупреждает, что азот делает углеродистую сталь хрупкой. Однозначного ответа у отрасли нет: если швы на стали идут с порами, сравните оба газа на образце и проверьте не только внешний вид, но и излом.

Смеси аргона с гелием в справочных статьях описывают как способ повысить проплавление и скорость на металлах с высокой теплопроводностью. Для ручного аппарата на 1,5–3 кВт производитель их не упоминает, поэтому в таблице их нет.

Расход, давление и чистота

Расход зависит от металла и толщины. Ориентиры по документации ручного аппарата, л/мин:

Источник: таблица режимов из документации производителя, карточка модели G2 (проверено 3 октября 2026 года). Давление газа на входе при сварке указано выше 0,3 МПа.

Мало газа — шов окисляется и темнеет. Много — поток срывает и охлаждает ванну, на кромках возникает подрез, шов получается неровным. Оба симптома описаны в руководстве Photonweld.

Расход проверяют на самом аппарате, а не по манометру баллона: давление в баллоне говорит только о том, сколько газа осталось. Перед сменой металла или после простоя продувают шланг, чтобы вытеснить воздух и влагу, а потом делают пробный шов и смотрят на его цвет. У нержавейки светлый шов без цветов побежалости означает, что защита работает.

Чистота. Для аргона в России действует ГОСТ 10157-2016: высший сорт содержит не менее 99,993 % аргона. На сварке цветных металлов и нержавейки берите высший сорт, а в паспорте баллона смотрите сорт и дату. Вторая половина чистоты — влага. Мокрый шланг, конденсат в ресивере и редуктор с неплотным соединением дают поры так же, как масло на кромке. Про влагу в сжатом воздухе на другом участке станка читайте в статье про компрессор для лазера и фрезера.

Присадочная проволока

Проволока нужна в трёх случаях: закрыть зазор, усилить шов и поправить состав. Последнее особенно важно на алюминии (против трещин) и нержавейке (чтобы шов не уступал основному металлу по коррозионной стойкости). Подбор идёт по классам AWS: A5.18 для углеродистой стали, A5.9 для нержавеющей, A5.10 для алюминия.

Обозначения читаются по системе AWS. В ER70S-6 буквы ER означают, что материал годится и как электрод, и как пруток, число 70 — минимальный предел прочности наплавленного металла в тысячах фунтов на квадратный дюйм (около 480 МПа), S — сплошная проволока, последняя цифра — вариант химического состава. У нержавеющих проволок число совпадает с типом стали по AISI, а L означает низкий углерод. У алюминиевых 4043 и 5356 — номера самих сплавов по классификации Aluminum Association.

Области применения сверены с рекомендациями Hobart Brothers по выбору присадки для алюминия, с карточками справочника материалов и ГОСТ 7871 на алюминиевую проволоку. Точный химический состав партии смотрите в сертификате, значения в статье приведены как ориентир.

Для алюминиевых сплавов правило такое. Серия 6ххх варится и на ER4043, и на ER5356. На 5ххх с высоким содержанием магния, таких как 5083 и 5086, таблица Hobart даёт ER5356 и ER5183, а ER4043 не называет: считается, что кремниевая проволока на сплавах с большим содержанием магния даёт хрупкий шов. Сплавы Д16Т и В95 не варят вообще, как бы ни выбиралась присадка.

Диаметр. По документации ручного аппарата, на листе до 3 мм ставят проволоку 0,8–1,2 мм, на толстом 1,2–1,6 мм, а податчик берёт до 3 мм. Тонкая проволока лучше ложится в узкий шов и легче плавится, толстая закрывает больший зазор, но требует мощности.

Подбор по металлу

Пример: сколько газа и проволоки уходит на метр шва

Берём нержавейку AISI 316 толщиной 3 мм, тот же режим, что в статье о настройке ручного аппарата: скорость 25 мм/с, зазор 0,5 мм, проволока ER316L диаметром 1,0 мм.

1. Газ. По таблице для 3 мм берём 14 л/мин. Скорость 25 мм/с — это 1,5 м/мин, значит на метр шва уходит 14 / 1,5 ≈ 9,3 л газа.
2. Баллон. Баллон аргона на 40 л, по данным продавцов газа, содержит около 6,2 м³. Если газ идёт только во время сварки, его хватит на 6200 / 9,3 ≈ 660 м шва. Но газ течёт и пока оператор перекладывает деталь. При доле горения луча 50 % выходит около 330 м.
3. Проволока. Подача для такого зазора по расчёту из предыдущей статьи около 48 мм/с, то есть на метр шва уходит 48 / 25 ≈ 1,9 м проволоки. Метр проволоки диаметром 1,0 мм (0,785 мм²) при плотности 316-й стали 8,0 г/см³ весит около 6,3 г, значит на метр шва приходится примерно 12 г присадки.

Эти цифры полезны для планирования закупки и себестоимости шва. Расход газа при резке считают отдельно, для него есть калькулятор расхода газа.

Типичные ошибки

• Влажный газ или шланг. Поры появляются при чистой кромке и верном режиме. Проверьте шланг, конденсат и соединения.
• Азот на алюминии. Шов хрупкий, нитриды не видно глазом. Алюминий варят только в аргоне.
• Проволока для стали на нержавейке. Шов ржавеет, потому что в нём нет хрома и никеля в нужном количестве. Берите ER308L или ER316L.
• ER4043 на АМг. Шов получается хрупким. На 5ххх берут ER5356.
• Мокрая проволока. Алюминиевая проволока, которая лежала открытой, несёт влагу и оксид в ванну. Катушку хранят закрытой.
• Слишком большой расход. Поток рвёт ванну. Увеличивайте газ, пока уходят побежалость и поры, и не дальше.