Roostevaba terase keevitamiseks on vaja valida kaitsegaas, mis säilitab selle metallurgilise koostise ja sellega seotud füüsikalised ja mehaanilised omadused. Roostevaba terase puhul on levinud kaitsegaasi elemendid argoon, heelium, hapnik, süsinikdioksiid, lämmastik ja vesinik (vt joonis 1). Neid gaase kombineeritakse erinevates suhetes, et need vastaksid erinevate tarneviiside, traaditüüpide, põhisulamite, soovitud terasprofiili ja keevituskiiruse vajadustele.
Roostevaba terase halva soojusjuhtivuse ja lühisühendusega gaasiga kaarkeevituse (GMAW) suhteliselt „külma“ olemuse tõttu vajab protsess „tri-segu“ gaasi, mis koosneb 85–90% heeliumist (He), kuni 10% argoonist (Ar) ja 2–5% süsinikdioksiidist (CO2). Tavaline tri-segu sisaldab 90% He, 7-1/2% Ar ja 2-1/2% CO2. Heeliumi kõrge ionisatsioonipotentsiaal soodustab kaarleekimist pärast lühist; koos selle kõrge soojusjuhtivusega suurendab He kasutamine sulavanni voolavust. Trimixi Ar-komponent pakub keevisvanni üldist kaitset, samas kui CO2 toimib reaktiivse komponendina kaare stabiliseerimiseks (vt joonis 2, kuidas erinevad kaitsegaasid mõjutavad keevisõmbluse profiili).
Mõned kolmekomponentsed segud võivad stabilisaatorina kasutada hapnikku, teised aga kasutavad sama efekti saavutamiseks He/CO2/N2 segu. Mõnel gaasimüüjal on patenteeritud gaasisegud, mis pakuvad lubatud eeliseid. Edasimüüjad soovitavad neid segusid ka teistele sama efektiga ülekandeviisidele.
Tootjate suurim viga on GMAW roostevaba terase lühistamine sama gaasiseguga (75 Ar/25 CO2) kui pehme terase puhul, tavaliselt seetõttu, et nad ei soovi hallata lisasilindrit. See segu sisaldab liiga palju süsinikku. Tegelikult peaks iga tahke traadi jaoks kasutatav kaitsegaas sisaldama maksimaalselt 5% süsinikdioksiidi. Suuremate koguste kasutamine annab tulemuseks metallurgia, mida enam ei peeta L-klassi sulamiks (L-klassi süsinikusisaldus on alla 0,03%). Liigne süsiniku sisaldus kaitsegaasis võib moodustada kroomkarbiide, mis vähendavad korrosioonikindlust ja mehaanilisi omadusi. Keevispinnale võib tekkida ka tahma.
Märkusena olgu öeldud, et 300-seeria põhisulamite (308, 309, 316, 347) lühistamiseks mõeldud GMAW-metallide valimisel peaksid tootjad valima LSi-klassi. LSi-täidistel on madal süsinikusisaldus (0,02%) ja seetõttu on need eriti soovitatavad teradevahelise korrosiooni ohu korral. Suurem ränisisaldus parandab keevitusomadusi, näiteks märgumist, aidates keevisõmbluse krooni lamendada ja soodustades sulamist keevisõmbluse otsas.
Tootjad peaksid lühiseülekande protsesside kasutamisel olema ettevaatlikud. Kaare kustumine võib põhjustada mittetäieliku sulamise, mis muudab protsessi kriitiliste rakenduste jaoks ebapiisavaks. Suuremahulistes olukordades, kui materjal suudab oma soojussisendit toetada (≥ 1/16 tolli on ligikaudu kõige õhem materjal, mida impulsspihustusrežiimis keevitatakse), on impulsspihustusülekanne parem valik. Kui materjali paksus ja keevituse asukoht seda toetavad, on eelistatud pihustusülekandega GMAW, kuna see tagab ühtlasema sulamise.
Need suure soojusülekandega režiimid ei vaja He kaitsegaasi. 300-seeria sulamite pihustuskeevituseks on tavaline valik 98% Ar ja 2% reaktiivseid elemente, näiteks CO2 või O2. Mõned gaasisegud võivad sisaldada ka väikeses koguses N2. N2-l on suurem ionisatsioonipotentsiaal ja soojusjuhtivus, mis soodustab märgumist ja võimaldab kiiremat läbilaskvust või paremat läbilaskvust; see vähendab ka moonutusi.
Impulsspihustusülekandega GMAW-keevituse puhul võib 100% Ar olla vastuvõetav valik. Kuna impulssvool stabiliseerib kaaret, ei vaja gaas alati aktiivseid elemente.
Ferriitsete roostevabade teraste ja dupleks-roostevabade teraste puhul on sulavann aeglasem (ferriidi ja austeniidi suhe 50/50). Nende sulamite puhul soodustab gaasisegu, näiteks ~70% Ar/~30% He/2% CO2, paremat märgumist ja suurendab keevituskiirust (vt joonis 3). Sarnaseid segusid saab kasutada nikli sulamite keevitamiseks, kuid need põhjustavad nikkeloksiidide teket keevisõmbluse pinnale (nt 2% CO2 või O2 lisamine on oksiidisisalduse suurendamiseks piisav, seega peaksid tootjad neid vältima või olema valmis nende kallal palju aega kulutama). Abrasiivsed, kuna need oksiidid on nii kõvad, et traathari neid tavaliselt ei eemalda.
Tootjad kasutavad kohapeal keevitamiseks räbutäidisega roostevabast terasest traate, kuna nende traatide räbusüsteem pakub keevisvanni tahkumisel „riiulit“. Kuna räbu koostis leevendab CO2 mõju, on räbutäidisega roostevabast terasest traat mõeldud kasutamiseks 75% Ar/25% CO2 ja/või 100% CO2 gaasisegudega. Kuigi räbutäidisega traat võib naela kohta maksta rohkem, väärib märkimist, et suuremad igas asendis keevitamise kiirused ja sadestuskiirused võivad vähendada keevitamise üldkulusid. Lisaks kasutab räbutäidisega traat tavapärast konstantse pingega alalisvoolu väljundit, mis muudab põhikeevitussüsteemi odavamaks ja vähem keerukaks kui impulss-GMAW-süsteemid.
300- ja 400-seeria sulamite puhul on gaasvolframkaarkeevituse (GTAW) standardvalikuks endiselt 100% Ar. Mõnede niklisulamite GTAW-keevituse ajal, eriti mehhaniseeritud protsesside puhul, võib keevituskiiruse suurendamiseks lisada väikeses koguses vesinikku (kuni 5%) (pange tähele, et erinevalt süsinikterasest ei ole niklisulamid vesinikpragunemise suhtes altid).
Superdupleks- ja superdupleks-roostevabade teraste keevitamiseks on head valikud vastavalt 98% Ar/2% N2 ja 98% Ar/3% N2. Märguvuse parandamiseks umbes 30% võib lisada ka heeliumi. Superdupleks- või superdupleks-roostevabade teraste keevitamisel on eesmärk saada ühendus, mille tasakaalustatud mikrostruktuur on ligikaudu 50% ferriiti ja 50% austeniiti. Kuna mikrostruktuuri moodustumine sõltub jahutuskiirusest ja kuna TIG-keevitusvann jahtub kiiresti, jääb 100% Ar kasutamisel alles liigne ferriit. N2-d sisaldava gaasisegu kasutamisel seguneb N2 sulavanni ja soodustab austeniidi teket.
Roostevaba teras peab kaitsma vuugi mõlemat külge, et saavutada viimistletud keevisõmblus maksimaalse korrosioonikindlusega. Tagakülje kaitsmata jätmine võib põhjustada "sahharifitseerimist" ehk ulatuslikku oksüdeerumist, mis omakorda võib viia jootmise purunemiseni.
Tihedad otsaliitmikud, millel on pidevalt suurepärane sobivus või liitmiku tagaosa tihe sulgumine, ei pruugi tugigaasi vajada. Siin on peamine eesmärk vältida kuumusest mõjutatud tsooni liigset värvimuutust oksiidi kogunemise tõttu, mis seejärel vajab mehaanilist eemaldamist. Tehnilises mõttes, kui tagakülje temperatuur ületab 500 kraadi Fahrenheiti, on vaja kaitsegaasi. Konservatiivsem lähenemisviis on aga kasutada lävendina 300 kraadi Fahrenheiti. Ideaalis peaks tugikihi O2 sisaldus olema alla 30 PPM. Erandiks on juhud, kui keevisõmbluse tagakülge õõnestatakse, lihvitakse ja keevitatakse täieliku läbitungimisega keevisõmbluse saavutamiseks.
Kaks valitud tugigaasi on N2 (odavaim) ja Ar (kallim). Väikeste seadmete puhul või kui Ar allikad on kergesti kättesaadavad, võib selle gaasi kasutamine olla mugavam ja N2 kokkuhoid ei ole seda väärt. Oksüdeerumise vähendamiseks võib lisada kuni 5% vesinikku. Saadaval on mitmesuguseid kaubanduslikke võimalusi, kuid levinud on omatehtud tugigaasid ja puhastuspaisud.
Roostevabale terasele annab roostevaba omaduse 10,5% või rohkem kroomi lisamine. Nende omaduste säilitamiseks on vaja head tehnikat õige keevituskaitsegaasi valimisel ja vuugi tagakülje kaitsmisel. Roostevaba teras on kallis ja selle kasutamiseks on häid põhjuseid. Kaitsegaasi või lisametallide valimisel pole mõtet nurki lõigata. Seetõttu on roostevaba terase keevitamiseks gaasi ja lisametalli valimisel alati mõistlik teha koostööd teadliku gaasimüüja ja lisametallide spetsialistiga.
Olge kursis viimaste uudiste, sündmuste ja tehnoloogiaga kõigi metallide kohta meie kahest igakuisest uudiskirjast, mis on kirjutatud eksklusiivselt Kanada tootjatele!
Nüüd täieliku juurdepääsuga Canadian Metalworkingu digitaalsele väljaandele ja hõlpsale juurdepääsule väärtuslikele tööstusressurssidele.
Nüüd täielik juurdepääs ajakirjade Made in Canada ja Welding digitaalsele väljaandele ning lihtne juurdepääs väärtuslikele tööstusressurssidele.