گاز محافظ

گازهای محافظ بی اثر یا نیمهگازهای بی اثرکه معمولاً در چندین فرآیند جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند، به ویژهجوشکاری قوس فلزی گازوجوشکاری قوسی تنگستن گازی(GMAW و GTAW که به ترتیب با نام های MIG و TIG شناخته می شوند). هدف آنها محافظت از ناحیه جوش استاکسیژن، وبخار آب. بسته به مواد در حال جوش، این گازهای جوی می توانند کیفیت جوش را کاهش دهند یا جوشکاری را دشوارتر کنند. سایر فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی از روش های دیگری برای محافظت از جوش در برابر جو نیز استفاده می کنند -جوشکاری قوس فلزی محافظبرای مثال از an استفاده می کندالکترودپوشیده شده در aشارکه در هنگام مصرف دی اکسید کربن تولید می کند، گازی نیمه بی اثر که گاز محافظ قابل قبولی برای جوشکاری فولاد است.

انتخاب نادرست گاز جوش می تواند منجر به جوش متخلخل و ضعیف یا پاشش بیش از حد شود. دومی، در حالی که خود جوش را تحت تأثیر قرار نمی دهد، به دلیل کار مورد نیاز برای حذف قطرات پراکنده باعث کاهش بهره وری می شود.

خواص مهم گازهای محافظ عبارتند از رسانایی حرارتی و خواص انتقال حرارت، چگالی آنها نسبت به هوا و سهولت یونیزاسیون آنها. گازهای سنگین‌تر از هوا (مثلاً آرگون) جوش را پوشش می‌دهند و نسبت به گازهای سبک‌تر از هوا (مانند هلیوم) به سرعت جریان کمتری نیاز دارند. انتقال حرارت برای گرم کردن جوش در اطراف قوس مهم است. یونیزه پذیری بر میزان آسان شروع قوس و میزان ولتاژ بالا تأثیر می گذارد. گازهای محافظ را می توان به صورت خالص یا به صورت ترکیبی از دو یا سه گاز استفاده کرد. در جوشکاری لیزری، گاز محافظ نقش دیگری دارد و از تشکیل ابر پلاسما در بالای جوش جلوگیری می کند و بخش قابل توجهی از انرژی لیزر را جذب می کند. این برای لیزرهای CO2 مهم است. لیزرهای Nd:YAG تمایل کمتری به تشکیل چنین پلاسمایی دارند. هلیوم به دلیل پتانسیل یونیزاسیون بالای خود این نقش را بهترین بازی می کند. گاز می تواند مقدار زیادی انرژی را قبل از یونیزه شدن جذب کند.

هلیومسبک تر از هوا است؛ نرخ جریان بزرگتر مورد نیاز است. این یک گاز بی اثر است و با فلزات مذاب واکنش نمی دهد. آنهدایت حرارتیبالا است. یونیزه کردن آن آسان نیست، برای شروع قوس به ولتاژ بالاتری نیاز است. با توجه به پتانسیل یونیزاسیون بالاتر، قوس داغتر در ولتاژ بالاتر تولید می کند، مهره عمیق گسترده ای را فراهم می کند. این یک مزیت برای آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم و مس است. گازهای دیگری اغلب اضافه می شود. مخلوط هلیوم با افزودن 5 تا 10 درصد آرگون و 2 تا 5 درصد دی اکسید کربن ("تری میکس") می تواند برای جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده شود. همچنین برای آلومینیوم و سایر فلزات غیر آهنی، به ویژه برای جوش های ضخیم تر استفاده می شود. در مقایسه با آرگون، هلیوم دارای قوس غنی از انرژی بیشتر اما پایداری کمتری است. هلیم و دی اکسید کربن اولین گازهای محافظی بودند که از آغاز جنگ جهانی دوم استفاده شد. هلیم به عنوان گاز محافظ درجوش لیزریبرایلیزرهای دی اکسید کربن. هلیوم گرانتر از آرگون است و به سرعت جریان بالاتری نیاز دارد، بنابراین با وجود مزایایی که دارد ممکن است انتخاب مقرون به صرفه ای برای تولید با حجم بالاتر نباشد. هلیوم خالص برای فولاد استفاده نمی شود، زیرا قوس نامنظم ایجاد می کند و پاشش را تشویق می کند.

اکسیژندر مقادیر کم به عنوان افزودنی به گازهای دیگر استفاده می شود. معمولاً به عنوان 2-5٪ افزودن به آرگون. پایداری قوس را افزایش می دهد و باعث کاهش آن می شودکشش سطحیفلز مذاب، افزایش می یابدخیس کردناز فلز جامد برای جوشکاری با اسپری انتقال ملایم استفاده می شودفولادهای کربنی, آلیاژ کموفولادهای ضد زنگ. وجود آن باعث افزایش میزان سرباره می شود. آرگون-اکسیژن (Ar-O2) مخلوط ها اغلب با آرگون-دی اکسید کربن جایگزین می شوند. از مخلوط آرگون-دی اکسید کربن-اکسیژن نیز استفاده می شود. اکسیژن باعث اکسیداسیون جوش می شود، بنابراین برای جوشکاری آلومینیوم، منیزیم، مس و برخی فلزات عجیب و غریب مناسب نیست. افزایش اکسیژن باعث می شود که گاز محافظ الکترود را اکسید کند که اگر الکترود حاوی مقدار کافی نباشد می تواند منجر به تخلخل در رسوب شود.اکسید کننده ها. اکسیژن بیش از حد، به ویژه هنگامی که در کاربردهایی استفاده می شود که برای آنها تجویز نشده است، می تواند منجر بهشکنندگیدر منطقه تحت تأثیر گرما مخلوط آرگون-اکسیژن با اکسیژن 1 تا 2 درصد برای فولاد زنگ نزن آستنیتی استفاده می شود که در آن آرگون-CO2 نمی تواند به دلیل محتوای کم کربن مورد نیاز در جوش مورد استفاده قرار گیرد. جوش دارای یک پوشش اکسید سخت است و ممکن است نیاز به تمیز کردن داشته باشد.

هیدروژنبرای جوشکاری نیکل و برخی فولادهای زنگ نزن به ویژه قطعات ضخیم تر استفاده می شود. سیالیت فلز مذاب را بهبود می بخشد و تمیزی سطح را افزایش می دهد. با این حال می تواند باعث شودتردی هیدروژنیاز بسیاری از آلیاژها و به ویژه فولاد کربنی، بنابراین کاربرد آن معمولاً فقط به برخی از فولادهای ضد زنگ محدود می شود. معمولاً در مقادیر کمتر از 10٪ به آرگون اضافه می شود. می توان آن را به مخلوط آرگون-دی اکسید کربن اضافه کرد تا با اثرات اکسید کننده دی اکسید کربن مقابله کند. افزودن آن قوس را باریک می کند و دمای قوس را افزایش می دهد و منجر به نفوذ بهتر جوش می شود. در غلظت های بالاتر (تا 25 درصد هیدروژن)، ممکن است برای جوشکاری مواد رسانا مانند مس استفاده شود. اما نباید روی فولاد، آلومینیوم یا منیزیم استفاده شود زیرا باعث ایجاد تخلخل و شکنندگی هیدروژن می شود.

اکسید نیتریکافزودن به کاهش تولید کمک می کندازن. همچنین می تواند قوس را هنگام جوشکاری آلومینیوم و فولاد ضد زنگ با آلیاژ بالا تثبیت کند.

گازهای دیگر را می توان برای کاربردهای خاص، خالص یا به عنوان افزودنی های ترکیبی استفاده کرد. به عنوان مثالهگزا فلوراید گوگردیادی کلرودی فلورومتان.

هگزا فلوراید گوگردمی توان به گاز محافظ برای جوشکاری آلومینیوم برای اتصال هیدروژن در ناحیه جوش برای کاهش تخلخل جوش اضافه کرد.

دی کلرودی فلورومتانبا آرگون می توان برای اتمسفر محافظ برای ذوب آلیاژهای آلومینیوم لیتیوم استفاده کرد. محتوای هیدروژن در جوش آلومینیوم را کاهش می دهد و از تخلخل مرتبط جلوگیری می کند.