Koruyucu gaz - Shielding gas

Koruyucu gazlar , özellikle gaz metal ark kaynağı ve gaz tungsten ark kaynağı (GMAW ve GTAW, daha popüler olarak MIG (Metal Inert Gas) ve TIG (Tungsten Inert Gas) olarak bilinen birçok kaynak işleminde yaygın olarak kullanılan soy veya yarı soy gazlardır . ), sırasıyla). Amaçları kaynak bölgesini oksijenden ve su buharından korumaktır . Kaynak yapılan malzemelere bağlı olarak, bu atmosferik gazlar kaynağın kalitesini düşürebilir veya kaynağı zorlaştırabilir. Diğer ark kaynağı işlemleri, kaynağı atmosferden korumak için alternatif yöntemler de kullanır – örneğin, korumalı metal ark kaynağı , tüketildiğinde karbon dioksit üreten bir akı ile kaplanmış bir elektrot kullanır , kabul edilebilir bir koruyucu gaz olan yarı inert bir gaz çelik kaynak için.

Yanlış kaynak gazı seçimi, gözenekli ve zayıf bir kaynağa veya aşırı sıçramaya neden olabilir; ikincisi, kaynağın kendisini etkilememekle birlikte, saçılan damlaları gidermek için gereken emekten dolayı üretkenlik kaybına neden olur.

Koruyucu gazlar dikkatsizce kullanılırsa oksijenin yerini alarak hipoksiye ve potansiyel olarak ölüme neden olabilir .

Ortak koruyucu gazlar

Koruyucu gazlar iki kategoriye ayrılır - inert veya yarı inert. Soy gazlardan sadece ikisi , helyum ve argon , kaynakta kullanılabilecek kadar uygun maliyetlidir. Bu soy gazlar, gaz tungsten ark kaynağında ve ayrıca demir dışı metallerin kaynağı için gaz metal ark kaynağında kullanılır . Yarı inert koruyucu gazlar veya aktif koruyucu gazlar, karbon dioksit , oksijen , nitrojen ve hidrojeni içerir . Bu aktif gazlar GMAW ile demirli metaller üzerinde kullanılır . Bu gazların çoğu büyük miktarlarda kaynağa zarar verir, ancak küçük, kontrollü miktarlarda kullanıldığında kaynak özelliklerini iyileştirebilir.

Özellikler

Koruyucu gazların önemli özellikleri, termal iletkenlikleri ve ısı transfer özellikleri, havaya göre yoğunlukları ve iyonlaşma kolaylığıdır. Havadan ağır gazlar (örneğin argon) kaynağı örter ve havadan hafif gazlardan (örneğin helyum) daha düşük akış hızları gerektirir. Arkın etrafındaki kaynağı ısıtmak için ısı transferi önemlidir. İyonize edilebilirlik, arkın ne kadar kolay başladığını ve ne kadar yüksek voltajın gerekli olduğunu etkiler. Koruyucu gazlar saf olarak veya iki veya üç gazın karışımı olarak kullanılabilir. Lazer kaynağında koruyucu gazın ek bir rolü vardır, kaynağın üzerinde bir plazma bulutu oluşumunu önleyerek lazer enerjisinin önemli bir kısmını emer. Bu CO için önemli olan 2 lazerler; Nd:YAG lazerler bu tür plazma oluşturmaya daha düşük eğilim gösterirler. Helyum, yüksek iyonlaşma potansiyeli nedeniyle bu rolü en iyi şekilde oynar; gaz iyonlaşmadan önce yüksek miktarda enerji emebilir.

Argon , daha özel gaz karışımları için temel olarak yaygın olarak kullanılan en yaygın koruyucu gazdır.

Karbondioksit en ucuz koruyucu gazdır ve derin nüfuz sağlar, ancak arkın stabilitesini olumsuz etkiler ve erimiş metalin damlacık (sıçrama) oluşturma eğilimini artırır. Argon ile karışımdaergimiş metalin yüzey gerilimini azaltmak için%1-2 konsantrasyonda karbondioksit yaygın olarak kullanılır. Diğer bir yaygın karışım,GMAW için%25 karbondioksit ve %75 argondur .

Helyum havadan daha hafiftir; daha büyük akış hızları gereklidir. Erimiş metallerle reaksiyona girmeyen inert bir gazdır. Bu ısı iletkenliği yüksektir. Arkı başlatmak için daha yüksek voltaj gerektirdiğinden iyonize etmek kolay değildir. Daha yüksek iyonlaşma potansiyeli nedeniyle daha yüksek voltajda daha sıcak ark üretir, geniş derin boncuk sağlar; bu alüminyum, magnezyum ve bakır alaşımları için bir avantajdır. Diğer gazlar sıklıkla eklenir. Paslanmaz çeliğin kaynağı için %5–10 argon ve %2–5 karbondioksit ("tri-mix") ilaveli helyum karışımları kullanılabilir. Özellikle daha kalın kaynaklar için alüminyum ve diğer demir dışı metaller için de kullanılır. Argon ile karşılaştırıldığında, helyum daha fazla enerji açısından zengin ancak daha az kararlı ark sağlar. Helyum ve karbondioksit, 2. Dünya Savaşı'nın başlangıcından beri kullanılan ilk koruyucu gazlardı. Helyum, karbondioksit lazerleri için lazer kaynağında koruyucu gaz olarak kullanılır. Helyum, argondan daha pahalıdır ve daha yüksek akış hızları gerektirir, bu nedenle avantajlarına rağmen daha yüksek hacimli üretim için uygun maliyetli bir seçim olmayabilir. Çelik için saf helyum kullanılmaz, çünkü düzensiz bir yaya neden olur ve sıçramayı teşvik eder.

Oksijen , diğer gazlara ek olarak küçük miktarlarda kullanılır; tipik olarak argona %2-5 ilave olarak. Ark stabilitesini arttırır veerimiş metalin yüzey gerilimini azaltarakkatı metalin ıslanmasını arttırır. Hafif karbonlu çeliklerin , düşük alaşımlı ve paslanmaz çeliklerin püskürtme transfer kaynağında kullanılır. Varlığı cüruf miktarını arttırır. Argon-oksijen ( Ar-O 2 ) karışımları genellikle argon-karbon dioksit karışımları ile değiştirilmektedir. Argon-karbon dioksit-oksijen karışımları da kullanılır. Oksijen kaynağın oksidasyonuna neden olur, bu nedenle alüminyum, magnezyum, bakır ve bazı egzotik metallerin kaynağı için uygun değildir. Artan oksijen, koruyucu gazın elektrotu oksitlemesine neden olur, bu da elektrot yeterli oksijen giderici içermiyorsa tortuda gözenekliliğe neden olabilir. Aşırı oksijen, özellikle reçete edilmediği uygulamalarda kullanıldığında, ısıdan etkilenen bölgede kırılganlığa neden olabilir. % 1-2 oksijen ile argon-oksijen karışımları argon CO östenitik paslanmaz çelik için kullanılan 2 nedeniyle kaynak karbonun gerekli düşük içeriğine kullanılamaz; kaynak sert bir oksit kaplamaya sahiptir ve temizlik gerektirebilir.

Hidrojen , nikel ve bazı paslanmaz çeliklerin, özellikle daha kalın parçaların kaynağında kullanılır. Erimiş metal akışkanlığını iyileştirir ve yüzeyin temizliğini artırır. Argona tipik olarak %10'un altındaki miktarlarda eklenir. Karbondioksitin oksitleyici etkilerine karşı koymak için argon-karbon dioksit karışımlarına eklenebilir. İlavesi arkı daraltır ve ark sıcaklığını artırarak daha iyi kaynak penetrasyonu sağlar. Daha yüksek konsantrasyonlarda (%25'e kadar hidrojen), bakır gibi iletken malzemelerin kaynağı için kullanılabilir. Ancak gözenekliliğe ve hidrojen gevrekliğine neden olabileceğinden çelik, alüminyum veya magnezyum üzerinde kullanılmamalıdır; uygulaması genellikle sadece bazı paslanmaz çeliklerle sınırlıdır.

Nitrik oksit ilavesi ozon üretimini azaltmaya yarar. Ayrıca alüminyum ve yüksek alaşımlı paslanmaz çeliğin kaynağında arkı stabilize edebilir.

Diğer gazlar, özel uygulamalar için saf veya karışım katkı maddeleri olarak kullanılabilir; örneğin kükürt heksaflorür veya diklorodiflorometan .

Kaynak gözenekliliğini azaltmak için kaynak alanında hidrojeni bağlamak için alüminyum kaynak için koruyucu gaza kükürt heksaflorür eklenebilir.

Argonlu diklorodiflorometan, alüminyum-lityum alaşımlarının eritilmesi için koruyucu atmosfer olarak kullanılabilir. Alüminyum kaynağındaki hidrojen içeriğini azaltarak ilişkili gözenekliliği önler.

Ortak karışımlar

  • argon-karbon dioksit
    • Boruların kısa ark kaynağında C-50 (%50 argon/%50 CO 2 ) kullanılır ,
    • Cı-40 (% 60 argon /% 40 CO 2 ) bazıları için kullanılan , akı-katkı maddesi göbekli ark kaynak durumlarda. C-25'ten daha iyi kaynak penetrasyonu.
    • C-25 (%75 argon/%25 CO 2 ) hobiler tarafından ve küçük ölçekli üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır . Kısa devre ve küresel transfer kaynağı ile sınırlıdır. Düşük karbonlu çeliğin kısa devre gaz metal ark kaynağı için ortak.
    • C-20 (%80 argon/%20 CO 2 ) karbon çeliğinin kısa devre ve sprey transferi için kullanılır.
    • C-15 (%85 argon/%15 CO 2 ), karbon ve düşük alaşımlı çelikler için üretim ortamında yaygındır. Daha kalın levhalar ve önemli ölçüde hadde pulu ile kaplanmış çelikler için uygun, daha düşük sıçrama ve iyi kaynak penetrasyonuna sahiptir . Kısa devre, küresel, darbe ve püskürtme transfer kaynağı için uygundur. Kısa devre modunda ince metaller için maksimum üretkenlik; yüksek CO daha yoluyla yakmak için düşük eğilimi 2 karışımları ve uygun yüksek depozisyon oranları vardır.
    • C-10 (%90 argon/10% CO 2 ) üretim ortamında yaygındır. C-15'ten daha düşük olmasına rağmen düşük sıçrama ve iyi kaynak penetrasyonuna sahiptir; birçok çelik için uygundur. 85/15 karışımı ile aynı uygulamalar. Ferritik paslanmaz çelikler için yeterlidir.
    • C-5 (% 95 Argon /% 5 CO 2 ) darbe püskürtme aktarımı ve düşük alaşımlı çelik kısa devre için kullanılır. C-10'dan daha az olmasına rağmen, değirmen ölçeği için daha iyi toleransa ve argon-oksijenden daha iyi su birikintisi kontrolüne sahiptir. C-10'dan daha az ısı. Ferritik paslanmaz çelikler için yeterlidir. %1 oksijenli argona benzer performans.
  • argon-oksijen
    • O-5 (%95 argon/%5 oksijen), genel karbon çeliği kaynağı için en yaygın gazdır. Daha yüksek oksijen içeriği, daha yüksek kaynak hızı sağlar. %5'ten fazla oksijen, koruyucu gazın elektrotu oksitlemesine neden olur, bu da elektrot yeterli oksijen giderici içermiyorsa tortuda gözenekliliğe neden olabilir.
    • O-2 (%98 argon/%2 oksijen) paslanmaz çelik, karbon çelikleri ve düşük alaşımlı çeliklerde sprey ark için kullanılır. O-1'den daha iyi ıslatma. Kaynak, O-1'den daha koyu ve daha oksitlidir. %2 oksijen ilavesi, sprey ark ve darbeli sprey ark GMAW için kritik olan sprey transferini teşvik eder.
    • Paslanmaz çelikler için O-1 (%99 argon/%1 oksijen) kullanılır. Oksijen arkı stabilize eder.
  • argon-helyum
    • A-25 (%25 argon/%75 helyum), daha yüksek ısı girdisi ve iyi kaynak görünümü gerektiğinde demir dışı baz için kullanılır.
    • A-50 (%50 argon/%50 helyum), yüksek hızlı mekanize kaynak için 0,75 inçten daha ince demir dışı metaller için kullanılır.
    • A-75 (%75 argon/%25 helyum) kalın alüminyumun mekanize kaynağı için kullanılır. Bakırda kaynak gözenekliliğini azaltır.
  • argon-hidrojen
    • H-2 (%98 argon/%2 hidrojen)
    • H-5 (%95 argon/%5 hidrojen)
    • H-10 (%80 argon/%20 hidrojen)
    • H-35 (%65 argon/%35 hidrojen)
  • Diğerleri
    • % 25-35 helyum ve% 1-2 CO Argon 2 , yüksek verimlilik ve ostenitik paslanmaz çeliklerin iyi kaynaklar sağlar. Paslanmaz çeliği karbon çeliğine birleştirmek için kullanılabilir.
    • Argon CO 2 % 1-2 hidrojen ile kaynak yüzeyinde oksit düşürür miktarı, nemlendirici ve penetrasyon gelistirdigine bir indirgeyici ortam sağlar. Östenitik paslanmaz çelikler için iyidir.
    • % 2-5 nitrojen ve 2-5% CO Argon 2 kısa devre verimler iyi bir kaynak şekil ve renk ve hız kaynak artar. Sprey ve darbeli sprey transferi için diğer karışımlara neredeyse eşdeğerdir. Azot varlığında paslanmaz çelikleri karbon çeliklerine bağlarken, uygun kaynak mikro yapısının sağlanmasına özen gösterilmelidir. Azot ark kararlılığını ve penetrasyonunu artırır ve kaynaklı parçanın bozulmasını azaltır. Dubleks paslanmaz çeliklerde, uygun nitrojen içeriğinin korunmasına yardımcı olur.
    • % 5-10 argon ve% 2-5 CO ile% 85-95 helyum 2 karbon çelik kaynak kısa devre için bir endüstri standardıdır.
    • Argon – karbondioksit – oksijen
    • Argon-helyum-hidrojen
    • Argon – helyum – hidrojen – karbondioksit

Uygulamalar

Koruyucu gazların uygulamaları, öncelikle gazın maliyeti, ekipmanın maliyeti ve kaynağın yeri ile sınırlıdır. Argon gibi bazı koruyucu gazlar pahalıdır ve kullanımını sınırlar. Gazın iletimi için kullanılan ekipman da ek bir maliyettir ve sonuç olarak daha az pahalı ekipman gerektiren blendajlı metal ark kaynağı gibi işlemler bazı durumlarda tercih edilebilir. Son olarak, atmosferik hareketler koruyucu gazın kaynak çevresinde dağılmasına neden olabileceğinden, koruyucu gazlar gerektiren kaynak işlemleri genellikle yalnızca, ortamın sabit olduğu ve atmosferik gazların kaynak alanına girmesinin etkili bir şekilde önlenebildiği iç mekanlarda yapılır.

Arzu edilen gaz akış hızı, öncelikle kaynak geometrisine, hıza, akıma, gazın tipine ve kullanılan metal transfer moduna bağlıdır. Gaz daha hızlı dağıldığından, düz yüzeylerin kaynağı, oluklu malzemelerin kaynağından daha yüksek akış gerektirir. Genel olarak daha yüksek kaynak hızları, yeterli kapsama sağlamak için daha fazla gazın sağlanması gerektiği anlamına gelir. Ek olarak, daha yüksek akım daha fazla akış gerektirir ve genellikle yeterli kapsama sağlamak için argondan daha fazla helyum gerekir. Belki de en önemlisi, GMAW'ın dört ana varyasyonunun farklı koruyucu gaz akışı gereksinimleri vardır - kısa devre ve darbeli püskürtme modlarının küçük kaynak havuzları için genellikle yaklaşık 10  L /dk (20 ft 3 / sa ) uygundur, küresel için ise genellikle uygundur. transfer, yaklaşık 15 L/dak (30 ft 3 /sa) tercih edilir. Püskürtme transfer varyasyonu, daha yüksek ısı girdisi ve dolayısıyla daha büyük kaynak havuzu nedeniyle normalde daha fazlasını gerektirir; 20–25 L/dak (40–50 ft 3 /sa) çizgileri boyunca .

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

Referanslar