A rozsdamentes acél hegesztéséhez védőgázt kell választani a kohászati ​​összetétel és a kapcsolódó fizikai és mechanikai tulajdonságok megőrzése érdekében. A rozsdamentes acélhoz használt gyakori védőgázelemek közé tartozik az argon, a hélium, az oxigén, a szén-dioxid, a nitrogén és a hidrogén (lásd az 1. ábrát). Ezeket a gázokat különböző arányokban kombinálják, hogy megfeleljenek a különböző szállítási módok, huzaltípusok, alapötvözetek, a kívánt varratprofil és a hegesztési sebesség igényeinek.
A rozsdamentes acél gyenge hővezető képessége és a rövidzárlatos átviteli gázos fémívhegesztés (GMAW) viszonylag „hideg” jellege miatt az eljáráshoz „tri-mix” gázra van szükség, amely 85–90% héliumból (He), legfeljebb 10% argonból (Ar) és 2–5% szén-dioxidból (CO2) áll. Egy átlagos tri-blend keverék 90% He-t, 7-1/2% Ar-t és 2-1/2% CO2-t tartalmaz. A hélium magas ionizációs potenciálja elősegíti az ívképződést rövidzárlat után; magas hővezető képességével párosulva a He használata növeli az olvadék folyékonyságát. A Trimix Ar komponense általános védelmet nyújt a hegesztési varratnak, míg a CO2 reaktív komponensként stabilizálja az ívet (lásd a 2. ábrát, hogy a különböző védőgázok hogyan befolyásolják a hegesztési varrat profilját).
Egyes háromkomponensű keverékek oxigént használhatnak stabilizátorként, míg mások He/CO2/N2 keveréket használnak ugyanazon hatás eléréséhez. Néhány gázforgalmazó saját fejlesztésű gázkeverékekkel rendelkezik, amelyek biztosítják az ígért előnyöket. A kereskedők ezeket a keverékeket más, azonos hatású átviteli módokhoz is ajánlják.
A gyártók legnagyobb hibája, hogy a GMAW rozsdamentes acélt ugyanazzal a gázkeverékkel (75 Ar/25 CO2) próbálják rövidre zárni, mint a lágyacélt, általában azért, mert nem akarnak plusz hengert kezelni. Ez a keverék túl sok szenet tartalmaz. Valójában a tömör huzalhoz használt védőgáznak legfeljebb 5% szén-dioxidot kell tartalmaznia. Nagyobb mennyiségek használata olyan kohászati ​​anyagot eredményez, amelyet már nem tekintünk L minőségű ötvözetnek (az L minőségű ötvözet széntartalma 0,03% alatt van). A védőgázban lévő túlzott széntartalom króm-karbidokat képezhet, amelyek csökkentik a korrózióállóságot és a mechanikai tulajdonságokat. Korom is megjelenhet a hegesztési felületen.
Egyébként a 300-as sorozatú alapötvözetek (308, 309, 316, 347) GMAW rövidítésű fémeinek kiválasztásakor a gyártóknak az LSi minőséget kell választaniuk. Az LSi töltőanyagok alacsony széntartalmúak (0,02%), ezért különösen ajánlottak, ha fennáll a szemcseközi korrózió veszélye. A magasabb szilíciumtartalom javítja a hegesztési tulajdonságokat, például a nedvesítést, segít ellaposítani a hegesztés tetejét és elősegíti az olvadást a varrat hegyénél.
A gyártóknak óvatosan kell eljárniuk a rövidzárlatos átviteli eljárások alkalmazásakor. Az ív kioltása miatt hiányos fúzió következhet be, ami kritikus alkalmazásokhoz nem teszi lehetővé az eljárás megfelelő működését. Nagy volumenű hegesztések esetén, ha az anyag elbírja a hőbevitelt (az impulzusszórásos móddal hegesztett legvékonyabb anyag körülbelül ≥ 1/16 hüvelyk), az impulzusszórásos átvitel jobb választás. Ahol az anyagvastagság és a hegesztés helye ezt lehetővé teszi, a szóróátviteles GMAW hegesztés előnyösebb, mivel ez egyenletesebb fúziót biztosít.
Ezek a nagy hőátadási módok nem igényelnek He védőgázt. A 300-as sorozatú ötvözetek porlasztásos hegesztéséhez gyakori választás a 98% Ar és 2% reaktív elem, például CO2 vagy O2. Egyes gázkeverékek kis mennyiségű N2-t is tartalmazhatnak. Az N2 nagyobb ionizációs potenciállal és hővezető képességgel rendelkezik, ami elősegíti a nedvesedést, és gyorsabb mozgást vagy jobb áteresztőképességet tesz lehetővé; csökkenti a torzulást is.
Impulzusos szórásos GMAW hegesztés esetén a 100% Ar elfogadható választás lehet. Mivel az impulzusáram stabilizálja az ívet, a gáz nem mindig igényel aktív elemeket.
A ferrites rozsdamentes acélok és a duplex rozsdamentes acélok esetében az olvadékfürdő lassabb (50/50 ferrit-ausztenit arány). Ezen ötvözetek esetében egy ~70% Ar/~30% He/2% CO2 gázkeverék jobb nedvesítést biztosít és növeli a hegesztési sebességet (lásd a 3. ábrát). Hasonló keverékek használhatók nikkelötvözetek hegesztésére, de nikkel-oxidok képződését okozzák a hegesztési felületen (pl. 2% CO2 vagy O2 hozzáadása elegendő az oxidtartalom növeléséhez, ezért a gyártóknak kerülniük kell ezeket, vagy fel kell készülniük arra, hogy sok időt töltenek velük). Csiszoló hatásúak, mivel ezek az oxidok olyan kemények, hogy egy drótkefe általában nem távolítja el őket.
A gyártók porbeles rozsdamentes acélhuzalokat használnak a helyszíni hegesztéshez, mivel ezekben a huzalokban a salakrendszer egy „polcot” képez, amely megtámasztja a hegesztési medencét, miközben az megszilárdul. Mivel a porbeles rozsdamentes acélhuzal összetétele enyhíti a CO2 hatásait, a porbeles rozsdamentes acélhuzalt 75% Ar/25% CO2 és/vagy 100% CO2 gázkeverékekkel való használatra tervezték. Bár a porbeles huzal fontonként drágább lehet, érdemes megjegyezni, hogy a nagyobb, minden pozícióban hegesztési sebesség és lerakódási sebesség csökkentheti a hegesztési összköltségeket. Ezenkívül a porbeles huzal hagyományos állandó feszültségű egyenáramú kimenetet használ, így az alapvető hegesztőrendszer olcsóbb és kevésbé bonyolult, mint az impulzusos GMAW rendszerek.
A 300-as és 400-as sorozatú ötvözetek esetében a 100%-os Ar továbbra is a standard választás a gázos volfrámelektródás ívhegesztéshez (GTAW). Egyes nikkelötvözetek GTAW eljárása során, különösen gépesített eljárásoknál, kis mennyiségű hidrogént (akár 5%-ot) is adagolhatnak a menetsebesség növelése érdekében (vegye figyelembe, hogy a szénacélokkal ellentétben a nikkelötvözetek nem hajlamosak hidrogén okozta repedésre).
Szuperduplex és szuperduplex rozsdamentes acélok hegesztéséhez a 98% Ar/2% N2, illetve a 98% Ar/3% N2 jó választás. Hélium is adható a nedvesíthetőség körülbelül 30%-os javítására. Szuperduplex vagy szuperduplex rozsdamentes acélok hegesztésekor a cél egy körülbelül 50% ferritből és 50% ausztenitből álló kiegyensúlyozott mikroszerkezetű kötés létrehozása. Mivel a mikroszerkezet kialakulása a hűtési sebességtől függ, és mivel a TIG hegfürdő gyorsan lehűl, 100% Ar használata esetén felesleges ferrit marad vissza. N2-t tartalmazó gázkeverék használata esetén a N2 belekeveredik az olvadékfürdőbe, és elősegíti az ausztenit képződését.
A rozsdamentes acélnak a csatlakozás mindkét oldalát védenie kell a maximális korrózióállóságú kész hegesztés érdekében. A hátoldal védelmének elmulasztása „szacharifikációhoz”, azaz kiterjedt oxidációhoz vezethet, ami forrasztási hibához vezethet.
A szorosan illeszkedő, következetesen kiváló illeszkedésű vagy a szerelvény hátuljánál szorosan zárt idomok esetében előfordulhat, hogy nincs szükség védőgázra. Itt a fő szempont a hőhatásövezet oxidlerakódás miatti túlzott elszíneződésének megakadályozása, amelyet ezután mechanikusan kell eltávolítani. Technikailag, ha a hátoldal hőmérséklete meghaladja a 500 Fahrenheit-fokot, védőgázra van szükség. Azonban egy konzervatívabb megközelítés a 300 Fahrenheit-fokot küszöbértékként használni. Ideális esetben a hátoldal O2-tartalma 30 PPM alatt kell legyen. Kivételt képez az az eset, ha a hegesztés hátulját vésik, köszörülik és hegesztik a teljes áthatolású hegesztés elérése érdekében.
A két választott segédgáz az N2 (a legolcsóbb) és az Ar (drágább). Kisebb szerelvények esetén, vagy ha az Ar források könnyen elérhetők, kényelmesebb lehet ezt a gázt használni, és ez nem éri meg az N2-megtakarítást. Akár 5% hidrogén is hozzáadható az oxidáció csökkentése érdekében. Számos kereskedelmi forgalomban kapható lehetőség van, de a házi készítésű segédgázok és tisztítógátak gyakoriak.
A rozsdamentes acél rozsdamentes tulajdonságait a 10,5%-os vagy annál nagyobb krómtartalom adja. Ezen tulajdonságok fenntartásához jó technikára van szükség a megfelelő hegesztő védőgáz kiválasztásában és a kötés hátoldalának védelmében. A rozsdamentes acél drága, és jó okok vannak a használatára. Nincs értelme spórolni a védőgáz vagy a hozaganyag kiválasztásában. Ezért mindig érdemes egy hozzáértő gázforgalmazóval és hozaganyag-szakértővel együttműködni, amikor rozsdamentes acél hegesztéséhez gázt és hozaganyagot választunk.
Maradjon naprakész a legfrissebb hírekkel, eseményekkel és technológiákkal kapcsolatban minden fémmel kapcsolatban kéthavonta megjelenő, kizárólag kanadai gyártóknak szóló hírlevelünkből!
Mostantól teljes hozzáféréssel a Canadian Metalworking digitális kiadásához, könnyű hozzáféréssel az értékes iparági forrásokhoz.
Mostantól teljes hozzáféréssel a Made in Canada és a Welding digitális kiadásához, könnyű hozzáféréssel az értékes iparági forrásokhoz.