جوشکاری فولاد ضد زنگ نیاز به انتخاب گاز محافظ برای حفظ ترکیب متالورژیکی و خواص فیزیکی و مکانیکی مرتبط دارد. عناصر گاز محافظ رایج برای فولاد ضد زنگ شامل آرگون، هلیوم، اکسیژن، دی اکسید کربن، نیتروژن و هیدروژن است (شکل 1 را ببینید).
به دلیل رسانایی حرارتی ضعیف فولاد ضد زنگ و ماهیت نسبتاً "سرد" جوشکاری قوس فلزی با گاز انتقالی اتصال کوتاه (GMAW)، این فرآیند به گاز "سه‌آمیخته" متشکل از 85٪ تا 90٪ هلیوم (He)، تا 10٪ آرگون (Ar) و 2٪ تا 5٪ (2٪ تا 5٪ CO2، 0-5٪ مخلوط کربن مشترک) نیاز دارد. Ar، و 2-1/2% CO2. پتانسیل یونیزاسیون بالای هلیوم باعث ایجاد قوس پس از اتصال کوتاه می شود.همراه با رسانایی حرارتی بالا، استفاده از He سیالیت حوضچه مذاب را افزایش می دهد. جزء Ar از Trimix محافظ عمومی حوضچه جوش را فراهم می کند، در حالی که CO2 به عنوان یک جزء واکنشی برای تثبیت قوس عمل می کند.
برخی از مخلوط‌های سه تایی ممکن است از اکسیژن به عنوان تثبیت کننده استفاده کنند، در حالی که برخی دیگر از مخلوط He/CO2/N2 برای دستیابی به همان اثر استفاده می‌کنند. برخی از توزیع‌کنندگان گاز دارای مخلوط‌های گاز اختصاصی هستند که مزایای وعده داده شده را ارائه می‌کنند. فروشندگان همچنین این ترکیب‌ها را برای سایر حالت‌های انتقال با همین اثر توصیه می‌کنند.
بزرگترین اشتباهی که سازندگان مرتکب می شوند این است که فولاد ضد زنگ GMAW را با همان مخلوط گاز (75 Ar/25 CO2) مانند فولاد ملایم اتصال کوتاه کنند، معمولاً به این دلیل که نمی خواهند سیلندر اضافی را مدیریت کنند. این مخلوط حاوی کربن بیش از حد است. در واقع، هر گاز محافظی که برای سیم جامد استفاده می شود، باید حداکثر حاوی 5 درصد دی اکسید کربن باشد (که با استفاده از یک مقدار متال در درجه بالاتر در نظر گرفته نمی شود. e دارای محتوای کربن زیر 0.03٪ است. کربن بیش از حد در گاز محافظ می تواند کاربیدهای کروم را تشکیل دهد که مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی را کاهش می دهد. دوده همچنین می تواند روی سطح جوش ظاهر شود.
به عنوان یک نکته جانبی، هنگام انتخاب فلزات برای کوتاه کردن GMAW برای آلیاژهای پایه سری 300 (308، 309، 316، 347)، سازندگان باید گرید LSi را انتخاب کنند. پرکننده های LSi دارای محتوای کربن پایین (0.02٪) هستند و بنابراین به ویژه در مواقعی که خطر خوردگی بین دانه ای وجود دارد توصیه می شود. ld و تقویت همجوشی در انگشت پا.
سازندگان باید در هنگام استفاده از فرآیندهای انتقال اتصال کوتاه احتیاط کنند. همجوشی ناقص می تواند به دلیل خاموش شدن قوس منجر شود و این فرآیند را برای کاربردهای حیاتی کمتر از حد معمول می کند. در شرایط با حجم بالا، اگر ماده بتواند گرمای ورودی خود را پشتیبانی کند (≥ 1/16 اینچ تقریباً نازک ترین ماده جوش داده شده است. ضخامت ماده با استفاده از پالس در حالت پرتابی جوش داده شده است). از آن پشتیبانی کنید، انتقال اسپری GMAW ترجیح داده می شود زیرا همجوشی سازگارتر را فراهم می کند.
این حالت‌های انتقال حرارت بالا به گاز محافظ He نیازی ندارند. برای جوشکاری انتقال اسپری آلیاژهای سری 300، یک انتخاب رایج 98% Ar و 2% عناصر واکنش‌دهنده مانند CO2 یا O2 است. برخی از مخلوط‌های گازی نیز ممکن است حاوی مقادیر کمی از N2.N2 باشند که پتانسیل یونیزاسیون و هدایت حرارتی بالاتری دارند که باعث تر شدن یا بهبود سریع‌تر می‌شود.همچنین اعوجاج را کاهش می دهد.
برای انتقال اسپری پالسی GMAW، 100% Ar ممکن است یک انتخاب قابل قبول باشد. چون جریان پالسی قوس را تثبیت می کند، گاز همیشه به عناصر فعال نیاز ندارد.
حوضچه مذاب برای فولادهای زنگ نزن فریتی و فولادهای زنگ نزن دوبلکس (نسبت فریت به آستنیت 50/50) کندتر است. برای این آلیاژها، مخلوط گازی مانند 70% Ar/~30% He/2% CO2 باعث تر شدن بهتر و افزایش سرعت حرکت می شود (شکل 3 را ببینید). روی سطح جوش (به عنوان مثال، افزودن 2٪ CO2 یا O2 برای افزایش محتوای اکسید کافی است، بنابراین سازندگان باید از آنها اجتناب کنند یا آماده باشند که زمان زیادی را برای آنها صرف کنند).ساینده است زیرا این اکسیدها آنقدر سخت هستند که معمولاً یک برس سیمی آنها را از بین نمی برد).
سازندگان از سیم‌های فولادی ضد زنگ با هسته شار برای جوشکاری خارج از محل استفاده می‌کنند، زیرا سیستم سرباره در این سیم‌ها یک قفسه ایجاد می‌کند که حوضچه جوش را در حین جامد شدن پشتیبانی می‌کند. از آنجایی که ترکیب شار اثرات CO2 را کاهش می‌دهد، سیم فولادی ضد زنگ با مغز شار برای استفاده با مخلوط CO20/25% CO/CO25% CO طراحی شده است. سیم شاردار ممکن است به ازای هر پوند هزینه بیشتری داشته باشد، شایان ذکر است که سرعت‌های جوشکاری تمام موقعیت و نرخ رسوب بالاتر ممکن است هزینه‌های کلی جوشکاری را کاهش دهد.
برای آلیاژهای سری 300 و 400، 100% Ar گزینه استاندارد برای جوشکاری قوسی تنگستن گازی (GTAW) باقی می ماند. در طول GTAW برخی از آلیاژهای نیکل، به ویژه با فرآیندهای مکانیزه، ممکن است مقادیر کمی هیدروژن (تا 5٪) برای افزایش سرعت حرکت اضافه شود (توجه داشته باشید که بر خلاف فولادهای کربنی به هیدروژن، کلنی راکی ​​نمی کنند).
برای جوشکاری فولادهای ضد زنگ سوپردوپلکس و سوپردوپلکس، به ترتیب 98% Ar/2% N2 و 98% Ar/3% N2 گزینه‌های خوبی هستند. هلیوم همچنین می‌تواند برای بهبود ترشوندگی تا حدود 30% اضافه شود. هنگام جوشکاری فولادهای ضد زنگ فوق دوبلکس یا فوق دوبلکس، هدف تولید یک ریزساختار تقریباً 50% با یک ریزساختار متعادل‌تر است. زیرا تشکیل ریزساختار به سرعت خنک‌سازی بستگی دارد و چون حوضچه جوش TIG به سرعت سرد می‌شود، فریت اضافی در صورت استفاده از 100% Ar باقی می‌ماند. هنگامی که مخلوط گاز حاوی N2 استفاده می‌شود، N2 به حوضچه مذاب می‌چرخد و باعث تشکیل آستنیت می‌شود.
فولاد ضد زنگ باید از هر دو طرف اتصال محافظت کند تا یک جوش تمام شده با حداکثر مقاومت در برابر خوردگی ایجاد شود. عدم محافظت از قسمت پشتی می تواند منجر به "ساکاره شدن" یا اکسیداسیون گسترده شود که می تواند منجر به شکست لحیم شود.
اتصالات لب به لب محکم با تناسب مداوم عالی یا محفظه محکم در پشت اتصال ممکن است نیازی به گاز پشتیبانی نداشته باشد. در اینجا، مسئله اصلی جلوگیری از تغییر رنگ بیش از حد ناحیه متاثر از گرما به دلیل تجمع اکسید است، که پس از آن نیاز به حذف مکانیکی دارد. از نظر فنی، اگر دمای پشتی بیش از 500 درجه فارنهایت بیش از 500 درجه فارنهایت باشد، استفاده از گاز محافظ 30 درجه بیشتر است. درجه فارنهایت به عنوان آستانه. در حالت ایده آل، سطح پشتی باید کمتر از 30 PPM O2 باشد. استثنا این است که قسمت پشتی جوش بریده شود، زمین شود و جوش داده شود تا به یک جوش نفوذ کامل برسد.
دو گاز پشتیبان انتخابی N2 (ارزان‌ترین) و Ar (گران‌تر) هستند. برای مجموعه‌های کوچک یا زمانی که منابع Ar به راحتی در دسترس هستند، ممکن است استفاده از این گاز راحت‌تر باشد و ارزش صرفه‌جویی در N2 را نداشته باشد. برای کاهش اکسیداسیون می‌توان تا 5 درصد هیدروژن اضافه کرد. گزینه‌های تجاری متنوعی در دسترس هستند، اما تکیه‌گاه‌های خانگی و سدهای تصفیه رایج هستند.
افزودن 10.5 درصد یا بیشتر کروم چیزی است که به فولاد زنگ نزن خاصیت ضد زنگ می دهد. حفظ این خواص به تکنیک مناسب در انتخاب گاز محافظ جوشکاری صحیح و محافظت از قسمت پشتی اتصال نیاز دارد. فولاد زنگ نزن گران است و دلایل خوبی برای استفاده از آن وجود دارد. تلاش برای بریدن گوشه ها در هنگام کار کردن با گاز محافظ گاز همیشه منطقی نیست. متخصص تریبوتور و پرکننده فلز هنگام انتخاب گاز و فلز پرکننده برای جوشکاری فولاد ضد زنگ.
از دو خبرنامه ماهانه ما که به طور انحصاری برای تولید کنندگان کانادایی نوشته شده است، از آخرین اخبار، رویدادها و فناوری در مورد تمام فلزات به روز باشید!
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتالی Canadian Metalworking، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال ساخت کانادا و جوشکاری، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.