در بخش اول، دوم و سوم این مطلب با کاربرد گاز در جوشکاری و همچنین برخی از گازهای کاربردی در جوشکاری آشنا شدیم. در بخش چهارم به ادامه موضوع کاربرد گازها در جوشکاری می پردازیم.
گازهای ترکیبی در جوشکاری
لازمست بعضی از گازهای جوشکاری با بقیه گازها ترکیب شوند تا در این فرآیند مثمر ثمر باشند. سه گازی که به صورت ترکیبی استفاده می‌شوند، عبارتند از:
اکسیژن (O2) در جوشکاری
همانطور که پیش از این گفتیم، وجود اکسیژن زیاد در فرآیند جوشکاری می‌تواند باعث اکسیداسیون و تضعیف نتیجه نهایی کار شود. با این حال، شما می‌توانید بعنوان یک گاز محافظ فعال، از ترکیب اکسیژن با سایر گازها استفاده کنید، به شرط آنکه غلظت آن کمتر از ۱۰٪ باشد.
اکسیژن انرژی و گرمای بالایی را به جوش وارد می‌کند اما جوش ِنسبتاً وسیعی ایجاد می کند که چندان عمیق نیست؛ بیشترین گرما هم در سطح فلز باقی می‌ماند.
اکسیژن با افزایش دما و سرعت احتراق به هر فرآیند ِسوختنی کمک می‌کند، به همین دلیل از آن به همراه گازهایی که در باره‌شان توضیح داده شده استفاده می‌شود.
ازت (N) در جوشکاری
جوشکاران بندرت از این گاز، برای محافظت استفاده می‌کنند. در حقیقت، نیتروژن یکی از گازهایی است که غالبا باید در مقابلش از جوش محافظت شود؛ با این حال، در ترکیب با آرگون، می‌تواند در جوشکاری فولاد به افزایش مقاومت در برابر خوردگی کمک کند.
هیدروژن (H) در جوشکاری
هیدروژن هم مثل اکسیژن، در مخلوط گازهای جوشکاری محافظ با غلظتی کمتر از ۱۰٪ عمل می‌کند. همچنین مثل اکسیژن، یک مهره داغ و پهن ایجاد می‌کند، اگرچه نفوذ بهتری نسبت به اکسیژن دارد.
هیدروژن معمولاً برای جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی استفاده می‌شود. همچنین می‌شود از این گاز در غلظت‌های بالاتر برای برش پلاسما استفاده کرد.
گازهای ترکیبی رایج در جوشکاری
مخلوط‌های گازی مختلف اثرات متفاوتی در جوش ایجاد می‌کنند. بر اساس موادی که استفاده می‌کنید، باید ترکیب خود را به درستی انتخاب کنید.
اما ببینیم که رایج‌ترین مخلوط‌های گازهای جوشکاری کدامند و از هر یک برای چه فرآیندهایی و بر روی چه فلزاتی استفاده کنیم:
آرگون/ دی‌اکسید کربن در جوشکاری
آرگون و دی‌اکسید کربن می‌توانند در غلظت‌های مختلف، از ۵ تا ۲۵ درصد دی‌اکسید کربن، برای سطوح مختلف کنترل و تأثیر بر روی جوش مخلوط شوند. ما از این مخلوط‌ها بیشتر در فولادهای کم آلیاژ یا فولاد کربن استفاده می‌کنیم.
ترکیبات آرگون/ دی‌اکسید کربن به شدیدترین اثرات هر گاز تعادل می‌بخشد. آرگون ِبالاتر به کاهش پاشش و دود ایجاد شده توسط دی‌اکسید کربن کمک می‌کند، در حالی که دی‌اکسید کربن ِبالا به انتقال اتصال کوتاه و نفوذ بهتر فلزات سنگین کمک می‌کند. دی‌اکسید کربن بالاتر شروع به کاهش اتلاف آلیاژ می‌کند و در غلظت ِبیش از ۲۰ درصد ناپایدار می‌شود.
جوشکارها از این مخلوط گاز در موارد زیر استفاده می‌کنند:
– در جوش قوس الکتریکی فلز گاز (GMAW) بر روی فولاد کربن
– برای جوشکاری قوس شار توپودری (FCAW) بر روی فولاد کربن
– برای جوشکاری قوس شار توپودری (FCAW) بر روی فولاد ضد زنگ
آرگون/ اکسیژن در جوشکاری
مراعات حداقل غلظت اکسیژن نسبت به آرگون در یک گاز محافظ، عوارض منفی آرگون خالص را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد. با کمک انتقال حرارت، اکسیژن میزان سرعت قطرات را افزایش می‌دهد و حوضچه جوش را برای مدت طولانی‌تری در حالت مذاب نگه می‌دارد. این زمان اضافی باعث می‌شود که فلز بتواند به طور پیوسته در طول مسیر جوش جاری و ذوب شود و مهره صاف ایجاد کند.
از مخلوط گازهای جوشکاری آرگون/ اکسیژن برای فرآیندها و فلزات زیر استفاده کنید:
-در جوشکاری قوس فلز گاز (GMAW) بر روی فولاد
– در جوشکاری قوس فلز گاز (GMAW) بر روی فولاد کربن
آرگون/ اکسیژن/ دی‌اکسید کربن در جوشکاری
این ترکیب سه گانه در مقایسه با آرگون خالص، به افزایش انتقال حرارت کمک می‌کند که مهره و اتصال بهتری می‌دهد. افزودن هلیوم ، مشابه آرگون و اکسیژن عمل می‌کند اما چون هلیوم بی اثر است، شما با خطر اکسیداسیون روبرو نمی‌شوید.
مخلوط‌هایی با هلیوم بیشتر (تا ۹۰٪) باعث انتقال اتصال کوتاه می‌شوند؛ درحالیکه آرگون و دی‌اکسید کربن به پایداری قوس و افزایش نفوذ کمک می‌کنند.
مخلوط‌هایی که آرگون بیشتر (تا ۸۰٪) دارند، باعث انتقال اسپری شکل می‌شوند، در حالیکه هلیوم باعث ایجاد یکنواخت‌تر شدن و خیس شدن مهره می شود.
ترکیب آرگون/هلیوم/دی‌اکسید کربن برای فرآیندهای زیر بهترین انتخاب است:
-جوشکاری قوس فلز گاز (GMAW) بر روی فولاد ضد زنگ
-جوشکاری قوس هسته شار (FCAW) بر روی فولاد کربنی
-جوشکاری قوس هسته شار (FCAW) بر روی فولاد ضد زنگ