انواع گاز محافظ مورد استفاده در جوشکاری شرکت تامین روانکار کارو
جوشکاری

انواع گاز محافظ مورد استفاده در جوشکاری

مشخصات انواع گاز محافظ در فرآیند جوشکاری :

قبل از آنکــــه در مورد مشخصات انواع گاز محافظ در فرآیند جوشکاری صحبت کنیـم ، لازم میدانم که در مورد این صحبت کنم که چرا لازم است در برخـــی از فرآیندهای جوشکاری از گاز محافظ استفاده کنیـــم ؟ همانطور که در مقاله « سیر تا پیاز انواع فرآیندهای جوشکاری »  بصورت کامل به معرفــی فرآیند های جوشکاری پرداختیـــم ، اشاره کردیم که فرآیندهای جوشکاری به دو دسته ۱) فرآیندهای جوشکاری ذوبی ۲) فرآیندهای جوشکاری غیر ذوبی تقسیم بندی  میشوند و در فرآیندهای جوشکاری ذوبی چون برای دستیـــابی به اتصال کامل قطعات نیاز است لبـــه های قطعات ذوب شوند و مجدداً منجمد شوند نیاز است حوضچـــه مذاب از اتمسفر محیط محافظت گردد تا دچار اکسید نشوند . برای دستیابی به این مهم در برخی از فرآیند های جوشکاری مانند ، فرآیند جوشکاری الکترود دستی SMAW این وظیفـــه بـــه عهده روپوش الکترود است و در فرآیند جوشکاری تیگ (جوش آرگون) این وظیفه به عهده گاز ۱۰۰٪ آرگون یا ترکیبـــی از گاز آرگون و هلیوم می‌باشد .

معرفی گازهای خنثـــی مورد استفاده در فرآیند جوشکاری :

این نوع گازها به دلیل داشتن لايه الكترونی کامل در مدار خارجی از نظر شیمیایی غیرفعال (خنثی) می باشند و تاثیری بر فرایندهای متالوژیکی حوضچـــه جوش ندارند. به دلیل آنکه این گازها عناصر فلز مذاب را نمی سورانند. ترکیب شیمیایی فلز جوش نیز با کاربرد این گازها تغییر نخواهد کرد .

گاز آرگون :

آرگون، گازی غیرقابل احتراق، بدون بو می باشد که هیچگونه واکنش شیمیایی با اتمسفر اطراف و مواد موجود در حوضچه جوش انجام نمی دهد . آرگون در حقیقت یک کلمه یونانی به معنای غیرفعال است.

گاز آرگون سنگین تر از هوا بوده و به همین دلیل، می توان آنرا با شدت جریان کمتری بـــه جریان درآورده  و از این رو نسبت به سایر گازها به کمترین فشار نیاز دارد. آرگون را می توان از میان هوای اتمسفر نیز به دست آورد. گاز آرگون حاصل از این روش تا ۹۹ / ۹۹ درصد خالص می باشد.

: مزایای استفاده از گاز آرگون عبارتند از :

۱) گازی است که واکنش حوضچه مذاب را به حداقل می رساند .

۲)  برای بدست اوردن شدت جریان و طول قوس مناسب، به ولتاژ کمتری نیاز دارد. این مزیت به ویژه در جوشکاری دستی ورق های نازک کاربرد دارد .

۳) قدرت پاک کنندگی و شکنندگی قوس را در مواجهه با اکسیدها در جوشکاری با جریان متناوب  AC و جوشکاری آلومینیوم و منیزیم افزایش می دهد.

۴) قيمت آن از هلیم ارزان تر بوده و تهیه آن آسانتر میباشد .

۵) شروع قوس بسیار آسان تری نسبت به هلیم دارد .

به دلیل اینکه آرگون ۳۸ درصد از هوا سنگین تر است. برای جوشکاری در وضعیت های تخت و افقی [انواع حالت های جوشکاری را مطالعه کنید .] به ويژه در جوش های گوشه [ انواع اتصالات جوشکاری را مطالعه کنید . ] ، بسیار مناسب است. به طور کلی توصیه شده است که از آرگون با جریان DCEP می تواند سبب ایجاد سوختگی لبه جوش [عیوب جوش را مطالعه کنید .] شود . و مقدار نفوذ دهــی استفاده از گاز آرگون بعنوان گاز محافظ نسب به سایر گاز های محافظ تفاوت زیادی دارد .

آرگون پتانسیل یونیزاسیون کمتری نسبت به هلیوم دارد، به همین دلیل به ولتاژ کمتـــری برای برقراری قوس نیاز دارد و در نتیجه حوضچه جوش در مجاورت آن از حرارت پایین تری برخوردار است. به همین علت آرگون را گازی مناسب برای جوشکاری ورق های نازک می شناسند. آرگون در حدود ۱۰ برابر از هلیم سنگین تر است. به همین دلیل برای یک جوشکاری مشابه، به مقدار گاز آرگون کمتری نسبت به هلیم نیاز می باشد. و همچنین بررسی شده است که جوشکاری با گاز آرگون ایجاد اعوجاج کمتـــــــری می‌کند . [علل ایجاد اعوجاج در جوش را مطالعه کنید .]

گاز هلیوم :

هلیم در مفهومی یونانی باستان، به معنای «متعلق به خورشید» بوده و از کلمه “Helio” برداشت شده است. هلیم گازی است خنثی که هوا یک هفتـــم برابر سنگین تر از هوا می‌باشد . و همین دلیل خارج کردن آن از کپسول نیاز به فشار بیشتری دارد . هلیم نیز غیر قابل احتراق و بدون بو بوده  و تهیـــه آن با فشرده سازی هوا و تفکیک عناصر تشکیل دهنده انجام میشود اما چون درصد هلیوم تشکیل دهنده هوا بسیار کم است هزینـــه تولید آن زیاد میباشد و درجه خلوص آن تا ۹۹ / ۹۹ درصد نیز می توان افزایش داد . این گاز نخستین بار در جوشکاری آلومینیم و آلیاژهای آن، منیزیم و مس آزمایش شد به طور معمول شدت جریان گاز هلیـــم دو تا سه برابر آرگون بوده و اغلب در وضعیت سربالا و سقفی [انواع وضعیت های جوشکاری را مطالعه کنید .] کاربرد پیدا می کند .

مقدار پاشش و جرقه جوش در هنگام استفاده از هلیم به مراتب بیشتر از گاز آرگون است، زیرا حوضچه ی مذابی داغ، فعال و جوشان تولید می کند. با توجه به این توضیحات به طور معمول، هلیم را برای جوشکاری قطعات ضخیم و نیز فلزات و آلیاژهایی که از انتقال حرارت بالاتری برخوردارند مانند مس، آلومینیم و منیزیم و آلیاژهای آن ها توصیه شده است. به دلیل هدایت حرارتی بالای هلیم عرض گرده جوش پهن تر از آرگون و عمق آن بیشتر است.اما به دلیل قیمت بالای گاز هلیم، معمولاً مخلوط این گاز با آرگون استفاده میشود و کاربرد بسیار محدود تری نسبت به گاز آرگون دارد .

معرفی گازهای فعال مورد استفاده در فرآیند جوشکاری :

برخلاف گازهای گازهای خنثــی مانند آرگون و هلیم، گازهای فعال مانند اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و دی اکسید کربن و مخلوط این گازها با گاز خنثـــی ، به صورت شیمیایی فعال و واکنش پذیر می باشند این گازها با حوضچـــه جوش واکنش داده و نقش احیای یا اکسیدی خود را نشان می دهند .

گاز اکسیژن :

گاز اکسیژن تقریباً با تمام عناصر شناخته شده به جز گازهای کمیاب و خنثی ترکیب می شود و موجب تسهيل عمل احتراق می شود. اگر مقدار کمی از اکسیژن به مخلوط گازهای خنثـــی افزوده شود، پایداری قوس بهبود پیدا کرده و به دلیل کاهش کشش سطحی، سیالیت حوضچه مذاب جوش افزایش می یابد.

گاز هیدروژن :

سبک ترین عنصری که تاکنون شناخته شده است گاز هیدروژن میباشد که قابل اشتعال است. به طوری که از ترکیب شدن غلظت های مشخصی از هیدروژن با هوا یا اکسیژن مخلوط های قابل انفجاری تشکیل خواهد شد. افزودن این گاز به گازهای خنثــی ، میزان حرارت ورودی به فلز پایه را افزایش میدهد. از این مخلوط در مواردی که نیاز به برشکاری و …. است نیز استفاده میشود. مواد زیادی در برابر آلودگی های ناشی از هیدروژن و ایجاد ترک سرد یا ترک هیدروژنی حساس می باشند . کاربرد این گاز، به موارد خاص، مانند جوشکاری فولادهای زنگ نزن ، برشکاری با قوس پلاسما محدود می شود.

گاز نیتروژن :

گاز نیتروژن به جز در دماهای بالا به عنوان یک گاز خنثی در نظر گرفته می شود. این گاز در دمای قوس جوش با برخی از فلزات مانند آلومینیم، منیزیم، فولاد و تیتانیم واکنش میدهد، بنابراین نمی توان از آن به عنوان یک گاز محافظ اصلی استفاده نمود. بلکه از ترکیب آن با چند گاز دیگر برای برخی از کاربردها، مانند جوشکاری فولادهای پرآلیاژ و مس استفاده می شود .

نیتروژن در جوشکاری مس و آلیاژهای آن، با افزایش ولتاژ جوشکاری، حرارت ورودی را بالا برده، قوس و حوضچه جوش پایداری ایجاد می کند. با افزایش درصد خلوص نیتروژن به دلیل افزایش ولتاژ و آمپر و و در نتیجه داغ تر شدن قوس، به تجهیزات جوشکاری مقاوم تری در برابر حرارت نیاز است، اما بازدهی حرارت منتقل شده به قطعه کار، به مراتب از حالتی که از گاز آرگون يا هلیم استفاده میشود، بیشتر است.

گاز دی اکسید کربن :

اغلب گازهای فعال را نمی توان به تنهایی به عنوان گاز محافظ در فرایندهای جوشکاری به کار گرفت، اما دی اکسید کرین تنها گاز فعالی است که امکان استفاده از آن به عنوان گاز محافظ به تنهایی یا در ترکیب با سایر گازها برای بعضی فلزات و آلیاژها، به ویژه فولادها وجود دارد. استفاده از گاز CO به دلیل تجزیه و ترکیب مجدد اجزاء این گاز، سبب انتقال بیشتر حرارت به فلز پایه، نسبت به آرگون خالص خواهد شد. در هر حال، سرعت جوشکاری بالا، نفوذ فوق العاده به همراه حوضچه داغ و بزرگ مذاب و هزینه کمتر نسبت به آرگون از مزایای CO۲ می باشد. هرچند ایجاد قوس الکتریکی نامنظم، جرقه های زیاد جوش  احتمال ایجاد اعوجاج در جوش و … از ایرادات احتمالی جوشکاری با گاز CO۲ میباشند ، اما گاز CO۲ پر مصرف ترین نوع گاز برای جوشکاری فولادهای ساده کربنـــی و سازه ایی میباشد البتـــه تجربه نشان داده است که مخلوط ۷۵٪ گاز CO۲ و ۲۵٪ گاز آرگون بهتـــرین ترکیب برای جوشکاری فولادهای ساده کربنی در روش جوشکاری با گاز محافظ CO۲ یا جوشکاری مگ  میباشند .

Rate this post

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پنج × 3 =