การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมจำเป็นต้องเลือกใช้ก๊าซป้องกันเพื่อรักษาองค์ประกอบทางโลหะวิทยาและคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่เกี่ยวข้อง องค์ประกอบของก๊าซป้องกันทั่วไปสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม ได้แก่ อาร์กอน ฮีเลียม ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และไฮโดรเจน (ดูรูปที่ 1) ก๊าซเหล่านี้รวมกันในอัตราส่วนที่แตกต่างกันเพื่อให้เหมาะกับความต้องการของโหมดการจัดส่งที่แตกต่างกัน ประเภทของลวด โลหะผสมพื้นฐาน โปรไฟล์ลูกปัดที่ต้องการ และความเร็วในการเดินทาง
เนื่องจากการนำความร้อนต่ำของเหล็กกล้าไร้สนิมและลักษณะที่ค่อนข้าง "เย็น" ของการเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊สถ่ายโอนแบบลัดวงจร (GMAW) กระบวนการนี้ต้องใช้ก๊าซ "ไตรมิกซ์" ที่ประกอบด้วยฮีเลียม (He) 85% ถึง 90% อาร์กอน (Ar) สูงสุด 10 % และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) 2% ถึง 5% ส่วนผสมไตรเบลนด์ทั่วไปประกอบด้วย 90% He, 7-1/2% Ar และ 2-1/2% CO2 ศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนสูงของฮีเลียมส่งเสริมการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อรวมกับค่าการนำความร้อนสูง การใช้ He จะเพิ่มการไหลของของเหลวในสระหลอมเหลว ส่วนประกอบ Ar ของ Trimix ให้การป้องกันทั่วไปของแอ่งเชื่อม ในขณะที่ CO2 ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบปฏิกิริยาเพื่อทำให้อาร์คเสถียร (ดูรูปที่ 2 เพื่อดูว่าก๊าซป้องกันต่างๆ ส่งผลต่อโปรไฟล์บีดเชื่อมอย่างไร)
สารผสม ternary บางชนิดอาจใช้ออกซิเจนเป็นตัวทำให้เสถียร ในขณะที่สารผสมอื่นๆ ใช้ส่วนผสม He/CO2/N2 เพื่อให้ได้ผลเช่นเดียวกัน ผู้จัดจำหน่ายก๊าซบางรายมีส่วนผสมของก๊าซที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งให้ประโยชน์ตามสัญญา ผู้จำหน่ายยังแนะนำการผสมเหล่านี้สำหรับโหมดเกียร์อื่นๆ ที่มีผลเช่นเดียวกัน
ความผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดที่ผู้ผลิตทำคือการพยายามลัดวงจรเหล็กกล้าไร้สนิม GMAW ที่มีส่วนผสมของก๊าซ (75 Ar/25 CO2) เหมือนกับเหล็กเหนียว โดยปกติแล้วเป็นเพราะพวกเขาไม่ต้องการจัดการกระบอกพิเศษ ส่วนผสมนี้มีคาร์บอนมากเกินไป อันที่จริง ก๊าซป้องกันใดๆ ที่ใช้สำหรับลวดทึบควรมีคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุด 5% การใช้ปริมาณที่มากขึ้นส่งผลให้เกิดโลหะวิทยาที่ไม่ถือว่าเป็นโลหะผสมเกรด L อีกต่อไป (เกรด L มีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 0.03%) คาร์บอนมากเกินไปใน ก๊าซป้องกันสามารถก่อตัวเป็นโครเมียมคาร์ไบด์ ซึ่งลดความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติเชิงกล เขม่ายังสามารถปรากฏบนผิวเชื่อม
ตามข้อควรทราบ เมื่อเลือกโลหะสำหรับการชอร์ต GMAW สำหรับโลหะผสมพื้นฐานซีรีส์ 300 (308, 309, 316, 347) ผู้ผลิตควรเลือกเกรด LSi สารตัวเติม LSi มีปริมาณคาร์บอนต่ำ (0.02%) ดังนั้นจึงแนะนำเป็นพิเศษเมื่อมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน ปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้นจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการเชื่อม เช่น การทำให้เปียก เพื่อช่วยให้มงกุฎของรอยเชื่อมเรียบและส่งเสริมการหลอมรวมที่ปลาย
ผู้ผลิตควรใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้กระบวนการถ่ายเทแบบลัดวงจร ฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์อาจส่งผลให้เกิดการอาร์คดับ ทำให้กระบวนการต่ำกว่ามาตรฐานสำหรับการใช้งานที่สำคัญ ในสถานการณ์ที่มีปริมาณมาก หากวัสดุสามารถรองรับอินพุตความร้อนได้ (≥ 1/16 นิ้ว เป็นวัสดุที่บางที่สุดโดยประมาณที่เชื่อมโดยใช้โหมดสเปรย์พัลส์) การถ่ายโอนสเปรย์พัลส์จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่า ในกรณีที่ความหนาของวัสดุและตำแหน่งเชื่อมรองรับ
โหมดการถ่ายเทความร้อนสูงเหล่านี้ไม่ต้องการก๊าซป้องกัน He สำหรับการเชื่อมแบบพ่นฝอยของโลหะผสมซีรีส์ 300 ทางเลือกทั่วไปคือธาตุ Ar 98% และธาตุปฏิกิริยา 2% เช่น CO2 หรือ O2 ส่วนผสมของก๊าซบางชนิดอาจมี N2 ในปริมาณเล็กน้อย N2 มีศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออนสูงกว่าและมีค่าการนำความร้อน ซึ่งส่งเสริมการเปียกน้ำและช่วยให้เดินทางได้เร็วขึ้นหรือปรับปรุงการซึมผ่านมันยังลดการบิดเบือน
สำหรับการถ่ายโอนสเปรย์แบบพัลซิ่ง GMAW 100% Ar อาจเป็นตัวเลือกที่ยอมรับได้ เนื่องจากกระแสพัลซิ่งทำให้ส่วนโค้งคงที่ ก๊าซจึงไม่ต้องการองค์ประกอบที่แอคทีฟเสมอไป
บ่อหลอมเหลวจะช้ากว่าสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกและเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (อัตราส่วนเฟอร์ไรต์ต่อออสเทนไนต์ 50/50) สำหรับโลหะผสมเหล่านี้ ส่วนผสมของก๊าซ เช่น ~70% Ar/~30% He/2% CO2 จะช่วยให้การเปียกน้ำดีขึ้นและเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ (ดูรูปที่ 3) ของผสมที่คล้ายกันสามารถใช้เชื่อมโลหะผสมนิกเกิล แต่จะทำให้นิกเกิลออกไซด์ก่อตัวบนพื้นผิวการเชื่อม (เช่น การเติม CO2 2% หรือ O2 เพียงพอที่จะเพิ่มปริมาณออกไซด์ ดังนั้นผู้ผลิตควรหลีกเลี่ยงหรือเตรียมพร้อมที่จะใช้เวลากับสิ่งเหล่านี้มาก)มีฤทธิ์กัดกร่อนเนื่องจากออกไซด์เหล่านี้แข็งจนแปรงลวดมักเอาไม่ออก)
ผู้ผลิตใช้ลวดเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีฟลักซ์คอร์สำหรับการเชื่อมนอกแหล่งกำเนิด เนื่องจากระบบตะกรันในลวดเหล่านี้มี "ชั้นวาง" ที่รองรับบ่อเชื่อมในขณะที่แข็งตัว เนื่องจากองค์ประกอบของฟลักซ์ช่วยลดผลกระทบของ CO2 ลวดเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีฟลักซ์คอร์จึงได้รับการออกแบบสำหรับใช้กับก๊าซผสม Ar/25% CO2 75% และ/หรือก๊าซ CO2 100% ในขณะที่ลวดเชื่อมฟลักซ์คอร์อาจมีราคาต่อปอนด์สูงกว่า ความเร็วในการเชื่อมตำแหน่งและอัตราการสะสมอาจช่วยลดต้นทุนการเชื่อมโดยรวม นอกจากนี้ ลวดฟลักซ์คอร์ยังใช้เอาต์พุต DC แรงดันคงที่แบบเดิม ทำให้ระบบการเชื่อมพื้นฐานมีต้นทุนต่ำลงและซับซ้อนน้อยกว่าระบบ GMAW แบบพัลซิ่ง
สำหรับโลหะผสมซีรีส์ 300 และ 400 Ar 100% ยังคงเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการเชื่อมอาร์กทังสเตนด้วยแก๊ส (GTAW) ในระหว่างการ GTAW ของโลหะผสมนิกเกิลบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกระบวนการที่ใช้เครื่องจักร อาจมีการเติมไฮโดรเจนจำนวนเล็กน้อย (ไม่เกิน 5%) เพื่อเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ (โปรดทราบว่าโลหะผสมนิกเกิลไม่แตกง่ายเหมือนเหล็กกล้าคาร์บอน
สำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 98% Ar/2% N2 และ 98% Ar/3% N2 เป็นตัวเลือกที่ดีตามลำดับ นอกจากนี้ยังสามารถเติมฮีเลียมเพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกน้ำได้ประมาณ 30% เมื่อเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์หรือซูเปอร์ดูเพล็กซ์ เป้าหมายคือการสร้างรอยต่อที่มีโครงสร้างจุลภาคที่สมดุลคือเฟอร์ไรต์ประมาณ 50% และออสเทนไนต์ 50% เนื่องจากการก่อตัวของโครงสร้างจุลภาคขึ้นอยู่กับอัตราการเย็นตัว และเนื่องจาก TIG บ่อเชื่อมเย็นลงอย่างรวดเร็ว เฟอร์ไรต์ส่วนเกินจะยังคงอยู่เมื่อใช้ Ar 100% เมื่อใช้ส่วนผสมของก๊าซที่มี N2 N2 จะกวนเข้าไปในบ่อหลอมเหลวและส่งเสริมการก่อตัวของออสเทนไนท์
เหล็กกล้าไร้สนิมจำเป็นต้องปกป้องข้อต่อทั้งสองด้านเพื่อสร้างรอยเชื่อมที่สมบูรณ์พร้อมความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด ความล้มเหลวในการป้องกันด้านหลังอาจส่งผลให้เกิด
ฟิตติ้งก้นแน่นพอดีอย่างดีเยี่ยมหรือปิดแน่นที่ด้านหลังของฟิตติ้งอาจไม่ต้องใช้แก๊สรองรับ ประเด็นหลักคือการป้องกันการเปลี่ยนสีมากเกินไปของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเนื่องจากการสะสมตัวของออกไซด์ ซึ่งจำเป็นต้องกำจัดเชิงกล ในทางเทคนิคแล้ว หากอุณหภูมิด้านหลังเกิน 500 องศาฟาเรนไฮต์ จำเป็นต้องใช้แก๊สป้องกัน อย่างไรก็ตาม แนวทางที่อนุรักษ์นิยมมากขึ้นคือใช้ 300 องศาฟาเรนไฮต์เป็นเกณฑ์ ตามหลักแล้ว backing ควรต่ำกว่า 30 PPM O2 ข้อยกเว้นคือถ้าด้านหลังของรอยเชื่อมจะถูกเซาะ บด และเชื่อมเพื่อให้ได้รอยเชื่อมเต็ม
ก๊าซที่สนับสนุนทั้งสองตัวเลือกคือ N2 (ถูกที่สุด) และ Ar (แพงกว่า) สำหรับส่วนประกอบขนาดเล็กหรือเมื่อมีแหล่ง Ar พร้อมใช้งาน อาจสะดวกกว่าที่จะใช้ก๊าซนี้และไม่คุ้มกับการประหยัด N2 สามารถเติมไฮโดรเจนได้สูงสุด 5% เพื่อลดการเกิดออกซิเดชัน มีตัวเลือกเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย แต่รองรับแบบโฮมเมดและฝายทำให้บริสุทธิ์เป็นเรื่องธรรมดา
การเติมโครเมียม 10.5% ขึ้นไปเป็นสิ่งที่ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมมีคุณสมบัติเป็นสเตนเลส การรักษาคุณสมบัติเหล่านี้ต้องใช้เทคนิคที่ดีในการเลือกก๊าซป้องกันงานเชื่อมที่ถูกต้องและปกป้องด้านหลังของรอยต่อ เหล็กกล้าไร้สนิมมีราคาแพงและมีเหตุผลที่ดีที่จะใช้ ไม่มีประเด็นใดในการพยายามตัดมุมเมื่อต้องพูดถึงการป้องกันก๊าซหรือการเลือกโลหะสำหรับอุดสำหรับสิ่งนี้ ดังนั้นจึงเหมาะสมเสมอที่จะทำงานร่วมกับผู้จัดจำหน่ายก๊าซที่มีความรู้และผู้เชี่ยวชาญด้านโลหะสำหรับบรรจุเมื่อเลือกก๊าซและโลหะสำหรับบรรจุ สำหรับงานเชื่อมสแตนเลส
ติดตามข่าวสาร เหตุการณ์ และเทคโนโลยีล่าสุดเกี่ยวกับโลหะทั้งหมดจากจดหมายข่าวรายเดือนสองฉบับที่เขียนขึ้นสำหรับผู้ผลิตในแคนาดาโดยเฉพาะ!
ขณะนี้สามารถเข้าถึง Canadian Metalworking รุ่นดิจิทัลได้อย่างเต็มที่ เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ขณะนี้สามารถเข้าถึง Made in Canada และ Welding รุ่นดิจิทัลได้อย่างเต็มที่ เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย