Svetsning av rostfritt stål kräver val av skyddsgas för att bibehålla dess metallurgiska sammansättning och tillhörande fysikaliska och mekaniska egenskaper.Vanliga skyddsgaselement för rostfritt stål inkluderar argon, helium, syre, koldioxid, kväve och väte (se figur 1). Dessa gaser kombineras i olika förhållanden för att passa alla behov av olika trådtyper, färdhastigheter och önskad längdprofil och leveranshastighet.
På grund av den dåliga värmeledningsförmågan hos rostfritt stål och den relativt "kalla" karaktären av kortslutningsöverföringsgasmetallbågsvetsning (GMAW), kräver processen en "tri-mix" gas bestående av 85 % till 90 % helium (He), upp till 10 % argon (Ar) och 2 % till 5 % koldioxid innehåller vanlig triblend, 9 %/7, blandning av koldioxid, 902 och 7 %. 2-1/2% CO2. Heliums höga joniseringspotential främjar ljusbågsbildning efter en kortslutning;i kombination med dess höga värmeledningsförmåga, ökar användningen av He fluiditeten i den smälta poolen. Ar-komponenten i Trimix ger en allmän avskärmning av svetspölen, medan CO2 fungerar som en reaktiv komponent för att stabilisera ljusbågen (se figur 2 för hur olika skyddsgaser påverkar svetssträngsprofilen).
Vissa ternära blandningar kan använda syre som stabilisator, medan andra använder en He/CO2/N2-blandning för att uppnå samma effekt. Vissa gasdistributörer har proprietära gasblandningar som ger de utlovade fördelarna. Återförsäljare rekommenderar även dessa blandningar för andra transmissionslägen med samma effekt.
Det största misstaget tillverkarna gör är att försöka kortsluta GMAW rostfritt stål med samma gasblandning (75 Ar/25 CO2) som mjukt stål, vanligtvis för att de inte vill hantera en extra cylinder. Den här blandningen innehåller för mycket kol. Faktum är att all skyddsgas som används för solid tråd bör innehålla högst 5 % koldioxid. kolhalt under 0,03%). För mycket kol i skyddsgasen kan bilda kromkarbider, vilket minskar korrosionsbeständigheten och de mekaniska egenskaperna. Sot kan även förekomma på svetsytan.
Som en sidoanteckning, när de väljer metaller för kortslutning av GMAW för 300-seriens baslegeringar (308, 309, 316, 347), bör tillverkare välja LSi-kvaliteten. LSi-fyllmedel har en låg kolhalt (0,02%) och rekommenderas därför speciellt när det finns risk för intergranulär korrosion. och främja fusion vid tån.
Tillverkare bör iaktta försiktighet vid användning av kortslutningsöverföringsprocesser. Ofullständig sammansmältning kan resultera på grund av ljusbågssläckning, vilket gör processen undermålig för kritiska applikationer. I situationer med hög volym, om materialet kan stödja sin värmetillförsel (≥ 1/16 tum är ungefär det tunnaste materialet som svetsats med hjälp av pulssprutningsläget, blir det ett bättre val av pulssprutning och sprayform), vilket är ett bättre val av pulssprutning. strålöverföring GMAW är att föredra eftersom det ger en mer konsekvent sammansmältning.
Dessa höga värmeöverföringslägen kräver inte He-skyddsgas. För sprutöverföringssvetsning av 300-serielegeringar är ett vanligt val 98 % Ar och 2 % reaktiva element som CO2 eller O2. Vissa gasblandningar kan också innehålla små mängder N2.N2 har en högre joniseringspotential och värmeledningsförmåga, vilket främjar snabbare vätning eller förbättrad vätning;det minskar också distorsion.
För pulsad sprayöverföring GMAW kan 100 % Ar vara ett acceptabelt val. Eftersom den pulsade strömmen stabiliserar ljusbågen kräver gasen inte alltid aktiva element.
Den smälta poolen är långsammare för ferritiska rostfria stål och duplexa rostfria stål (förhållandet 50/50 mellan ferrit och austenit). För dessa legeringar kommer en gasblandning som ~70% Ar/~30% He/2% CO2 att främja bättre vätning och öka färdhastigheten (se figur 3). Liknande blandningar kan användas för att svetsa till t.ex. nickel, men nickel kan tillsättas vid svetsning av nickelytan. 2% CO2 eller O2 är tillräckligt för att öka oxidhalten, så tillverkare bör undvika dem eller vara beredda att lägga mycket tid på dem).Slipande eftersom dessa oxider är så hårda att en stålborste vanligtvis inte tar bort dem).
Tillverkare använder flusskärnade rostfria ståltrådar för out-of-situ svetsning eftersom slaggsystemet i dessa trådar ger en "hylla" som stödjer svetsbadet när det stelnar. Eftersom flussmedelssammansättningen dämpar effekterna av CO2, är flusskärnad rostfri ståltråd konstruerad för användning med 75% CO2 och CO2-blandning 75% Ar% eller CO225% gas. tråd kan kosta mer per pund, det är värt att notera att högre svetshastigheter i alla lägen och avsättningshastigheter kan minska de totala svetskostnaderna. Dessutom använder den flusskärna tråden en konventionell konstant spänning DC-utgång, vilket gör det grundläggande svetssystemet mindre kostsamt och mindre komplext än pulsade GMAW-system.
För legeringar i 300- och 400-serierna är 100 % Ar fortfarande standardvalet för gasvolframbågsvetsning (GTAW). Under GTAW för vissa nickellegeringar, speciellt med mekaniserade processer, kan små mängder väte (upp till 5%) tillsättas för att öka färdhastigheten (observera att till skillnad från kolstål, spricker nickel till vätelegeringar inte).
För svetsning av superduplex och superduplex rostfria stål är 98% Ar/2% N2 respektive 98% Ar/3% N2 bra val. Helium kan även tillsättas för att förbättra vätbarheten med cirka 30%. Vid svetsning av superduplex eller superduplex rostfritt stål är målet att producera en fog med en balanserad mikrostruktur av 50% mikrostruktur av 50% ferritekait. beror på kylningshastigheten, och eftersom TIG-svetsbadet svalnar snabbt, finns överskott av ferrit kvar när 100 % Ar används. När en gasblandning som innehåller N2 används rörs N2 in i den smälta poolen och främjar austenitbildning.
Rostfritt stål måste skydda båda sidor av fogen för att producera en färdig svets med maximal korrosionsbeständighet. Underlåtenhet att skydda baksidan kan resultera i "sackarifiering" eller omfattande oxidation som kan leda till lödfel.
Täta rumpbeslag med genomgående utmärkt passform eller tät inneslutning på baksidan av beslaget kanske inte kräver stödgas. Här är huvudproblemet att förhindra överdriven missfärgning av den värmepåverkade zonen på grund av oxiduppbyggnad, vilket sedan kräver mekaniskt avlägsnande. Tekniskt sett, om baksidans temperatur överstiger 500 grader, krävs en mer konservativ metod för att skydda. 00 grader Fahrenheit som tröskel. Helst bör stödet vara under 30 PPM O2. Undantaget är om baksidan av svetsen ska mejslas, slipas och svetsas för att uppnå en full penetrationssvets.
De två stödgaserna som väljs är N2 (billigast) och Ar (dyrare). För små sammansättningar eller när Ar-källor är lättillgängliga kan det vara bekvämare att använda denna gas och inte värt N2-besparingarna. Upp till 5 % väte kan tillsättas för att minska oxidationen. En mängd olika kommersiella alternativ finns tillgängliga, men hemmagjorda stöd och reningsdammar är vanliga.
Tillsatsen av 10,5 % eller mer krom är det som ger rostfritt stål dess rostfria egenskaper. För att bibehålla dessa egenskaper krävs god teknik för att välja rätt svetsskyddsgas och skydda skarvens baksida. Rostfritt stål är dyrt, och det finns goda skäl att använda det. Det är ingen idé att försöka skära hörn när det kommer till att fylla gas eller metallskydd för att det ska fungera. med en kunnig gasdistributör och tillsatsmetallspecialist vid val av gas- och tillsatsmetall för svetsning av rostfritt stål.
Håll dig uppdaterad med de senaste nyheterna, händelserna och tekniken om alla metaller från våra två månatliga nyhetsbrev skrivna exklusivt för kanadensiska tillverkare!
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av Canadian Metalworking, enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av Made in Canada and Welding, enkel tillgång till värdefulla industriresurser.