جوشکارها از دهه 1920 تا کنون از گاز محافظ جوشکاری برای محافظت از کار خود استفاده می کردند ، با شروع جنگ جهانی دوم ، این گازها از یک روش محلی به یک استاندارد تجاری تغییر پیدا کرد .
اگر جوشکار هستید ، یا می خواهید جوشکار شوید ، باید این گازها و نحوه کاربرد آنها در جوشکاری را بدانید. آنها در هر فعالیت شغلی جوشکاری و در هر پروژه استفاده می شوند.
چرا استفاده از گازهای محافظ برای جوش اهمیت دارند
محافظ عمدتاً برای محافظت از فلز مذاب از آلودگی و اکسیداسیون ناشی از گازهای مضر در جو استفاده می شود: گازهایی که موجب آلودگی جوش می شوند عبارتند از :
- اکسیژن
- دی اکسید کربن
- نیتروژن
- بخار آب
آنها همچنین قسمت های مهمی از فرآیند جوشکاری را تحت تأثیر قرار می دهند ، این قسمت ها عبارتند از :
- ویژگی های انتقال فلز و قوس الکتریکی
- عرض منطقه همجوشی
- سرعت جوش
- نفوذ جوش
- الگوهای شکل سطح
چرا هرکدام از این موارد مهم است؟ خواص گازهای محافظ جوشکاری مختلف مورد استفاده در آموزش جوشکاری در پروژه های جوشکاری در دنیای واقعی کاربرد دارد. و انتخاب گاز اشتباه می تواند منجر به نقص جوش و ناپیوستگی شود.
گازهای محافظ جوشکاری چیستند
گازهای محافظ جوشکاری ، گازهای بی اثر یا نیمه بی اثر هستند که از جوش در برابر گازهای مضر موجود در جو محافظت می کنند . این گازها می توانند به جوش آسیب بزنند. گازهای محافظ همچنین می توانند در گرمای قوس و ظاهر مهره جوش حاصل از آن تأثیر بگذارند. برای درک اینکه چرا این گازها مهم هستند ، باید مشخص کنیم که چقدر آنها در جوشکاری تأثیر می گذارند.
گازهای بی اثر در جوشکاری چگونه استفاده می شود؟
این گاز ها به عنوان گازهای نجیب نیز شناخته می شود ، گازهای بی اثر ، بی رنگ ، بی بو هستند و واکنش های غیر شیمیایی دارند . 5 در جوشکاری ، آرگون و هلیوم دو گاز بی اثر هستند. بیایید به خصوصیات آنها بپردازیم.
گاز محافظ جوشکاری آرگون
آرگون 1 درصد هوا را تشکیل می دهد و محصول جانبی فرآیندهای کاهش هوا برای تولید اکسیژن است. این گاز برای محافظت از جوش در حالت مسطح و در سطوح عمیق مناسب است.
آرگون برای شروع آسان تر و برنامه های متناوب جریان ، و همچنین برای قوس های طولانی تر با ولتاژ کمتر ، مناسب است. به صورت خالص ، آرگون اغلب با آلومینیوم و فلزات غیر آهنی استفاده می شود. افزودن هلیوم باعث بهبود خاصیت انتقال حرارت آرگون می شود و ترکیب آرگون با دی اکسید کربن یا اکسیژن می تواند به تثبیت قوس کمک کند.
گاز بی اثر هلیوم
هلیوم برای کاربردهای جوشکاری مکانیزه مؤثر است اما برای جوشکاری دستی خیلی قابل استفاده نیست. از آنجا که هلیوم خالص یک قوس نامنظم ایجاد می کند ، می تواند هنگام کار با فولاد باعث پاشیدگی جوش شود.
با این وجود هلیوم خالص برای منیزیم ، مس و آلومینیوم ایده آل است. هنگام مخلوط کردن با آرگون ، هلیوم می تواند برای تمیز کردن کاتد استفاده شود . سایر مخلوط ها را می توان در آلومینیوم و فولاد ضد زنگ استفاده کرد.
گازهای نیمه بی اثر در جوشکاری چگونه استفاده می شود
گازهای دارای واکنش پذیری کم به عنوان نیمه بی اثر شناخته می شوند. این گازهای نیمه بی اثر در فرآیند جوشکاری استفاده می شوند ، نام آن ها عبارت است از :
- هیدروژن
- اکسیژن
- دی اکسید کربن
- نیتروژن
از آنها می توان بصورت خالص یا به عنوان مخلوط استفاده کرد. هنگامی که مقادیر مناسبی از آن ها در کار جوشکاری اعمال شود ، گازهای نیمه بی اثر می توانند کیفیت جوش را بهبود بخشند.
گاز نیمه بی اثر هیدروژن
هیدروژن اغلب در ترکیب با سایر گازها استفاده می شود. با افزودن آرگون می توان نفوذ را عمیق تر و سرعت جوش را افزایش داد. در درجه هایی از فولاد ضد زنگ که به اکسیژن حساس هستند ، می تواند باعث سطوح جوش تمیزتر و پروفیل های بهتر مهره جوش شود .
مخلوط آرگون ، دی اکسید کربن و هیدروژن می تواند دمای قوس را بالا ببرد ، قوس را باریک کند و نفوذ جوش را بهبود بخشد.
هیدروژن کامل نیست ، اما اگر به طور نادرست مورد استفاده قرار گیرد ، می تواند باعث ایجاد تخلخل جوش شود ، این پدیده ای است که توسط گاز هایی که بیش از حد به دام افتاده اند ایجاد می شود و منجر به ایجاد حفره های گرد می شود. از عوارض دیگر آن ترک خوردگی جوش در فولادهای کربنی و آلیاژ کم نیز ممکن است در زیر مهره ایجاد شود.
گاز نیمه بی اثر نیتروژن
نیتروژن باعث افزایش نفوذ جوش و پایداری قوس می شود. مخلوط های گاز حاوی نیتروژن می توانند باعث افزایش خاصیت مکانیکی آلیاژهای حاوی نیتروژن شوند و از خوردگی و از بین رفتن نیتروژن از فلز جلوگیری کنند.
گاز نیمه بی اثر اکسیژن
مشابه هیدروژن ، اکسیژن معمولاً با گازهای دیگر برای محافظت از جوش استفاده می شود. به عنوان مثال ، اکسیژن معمولاً در طول جوشکاری با آرگون برای بهره بردن از مزایای زیر استفاده می شود :
- تثبیت قوس
- به حداقل رساندن پاشش جوش
- بهبود انتقال فلز
این گاز می تواند باعث اکسیداسیون شود ، بنابراین با مس ، آلومینیوم یا منیزیم قابل استفاده نیست. البته باید در استفاده از اکسیژن به میزان دز آن توجه کرد زیرا فراوانی اکسیژن می تواند باعث شکنندگی شود.
گاز محافظ جوشکاری دی اکسید کربن
دی اکسید کربن برای فولاد مناسب ترین گزینه است . به خصوص در جوشکاری گاز بی اثر فلزی میگ (MIG) بسیار مفید است زیرا باعث افزایش سرعت جوش ، نفوذ و خواص مکانیکی می شود.با اینکه قیمت آن ارزان است ، اما دی اکسید کربن در هنگام جوشکاری بدون عیب و نقص نیست. استفاده از آن باعث ایجاد قوس لرزانتر و پاشش جوش می شود و کار با آن می تواند دود زیادی را در محل کار ایجاد کند. با این حال مخلوط کردن دی اکسید کربن با آرگون می تواند پراکندگی را به حداقل برساند.
دی اکسید کربن همچنین نباید برای فلزات نازک مانند آلومینیوم استفاده شود. زیرا تحمل گرمای آن برای فلزات نازک خیلی سخت است . هرکسی که برای ورود به حرفه جوشکاری تحصیل می کند و یا علاقمند به جوشکاری است ، باید نقش مهمی را که این گازها در جوشکاری ایفا می کنند ، بداند. بهترین راه برای یادگیری نحوه استفاده از این گازها در پروژه های جوشکاری ، گرفتن ابزار در دست خود فرد و حضور مربی در کنار فرد است .
فرایند های جوشکاری که از گاز محافظ استفاده می کند
برخی از فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی ( arc ) از یک محافظ خارجی استفاده نمی کنند بلکه در عوض از طریق پوشش سرباره ای از جوش و گازهای حاصل از واکنش های شیمیایی در قوس ، سیستم محافظ مخصوص خود را تأمین می کنند. این فرایند ها عبارتند از : فرآیند جوشکاری قوس فلزی Shielded Metal (SMAW) ، فرآیند جوشکاری قوس تو پودری (FCAW-S) و فرآیند قوسی (SAW) . فرآیندهای اصلی جوشکاری قوس الکتریکی که به گاز محافظ جوشکاری خارجی احتیاج دارند عبارتند از: ( فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی تنگستن (GTAW) (با نام مستعار TIG ، فرآیند جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW) با نام مستعار MIG ، جوشکاری قوس با هسته فلزی GMAW-C (فرآیند هسته فلزی) و فرآیند جوشکاری قوس محافظت شده با گاز (FCAW-G) .
انواع گازهای محافظ مورد استفاده در این فرآیندها بسیار زیاد است ، به ویژه با مخلوط های باینری و مخلوط های سه قلو (سه قسمت) و درصد هر نوع گاز در مخلوط ها نیز با هم متفاوت است . علاوه بر این ، گازها می توانند بسته به منطقه جهان که در آن جوشکاری می کنید ، متفاوت باشند.
متداول ترین گازهای محافظ جوشکاری مورد استفاده برای این فرایندهای اصلی جوش قوس شامل آرگون (Ar) ، هلیوم (He) ، دی اکسید کربن (CO2) و اکسیژن (O2) است. در حالی که Ar ، He و CO2 ممکن است برای کاربردهای خاص بصورت تنها (یعنی 100٪) مورد استفاده قرار گیرند ، در موارد دیگر این چهار گاز در ترکیبات مختلف با هم مخلوط می شوند تا مخلوط های گاز محافظ تشکیل شود. نسبت این مخلوط ها به صورت درصد بیان می شوند . به عنوان مثال 75٪ Ar .25٪ CO2. بعضی اوقات آنها حتی به صورت مختصر مانند “75/25” بیان می شوند.
هر یک از این گازها دارای خواص مختلفی هستند که بر نحوه واکنش آنها در اثر حرارت قوس جوش اثر می گذارند. این موارد شامل واکنش پذیری ، پتانسیل یونیزاسیون و هدایت حرارتی آن ها است. میزان این واکنش است که نشان می دهد آیا می توان از گاز یا مخلوط گازها برای مواد خاصی استفاده کرد یا خیر . این خصوصیات همچنین بر ویژگیهای عملکرد گازهای محافظ جوشکاری مختلف و همچنین شکل مهره و پروفایل های نفوذ تأثیر می گذارد.
از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید سپاس گزاریم . منتظر نظرات شما هستیم .
منابع : tws – lincolnelectric