Paslanmaz çeliğin kaynaklanması, metalurjik bileşimini ve ilişkili fiziksel ve mekanik özelliklerini korumak için koruyucu gaz seçimini gerektirir. Paslanmaz çelik için yaygın koruyucu gaz elemanları arasında argon, helyum, oksijen, karbondioksit, azot ve hidrojen bulunur (bkz. Şekil 1). Bu gazlar, farklı dağıtım modlarının, tel tiplerinin, temel alaşımların, istenen boncuk profilinin ve seyahat hızının ihtiyaçlarını karşılamak için farklı oranlarda birleştirilir.
Paslanmaz çeliğin zayıf ısı iletkenliği ve kısa devre transfer gaz metal ark kaynağının (GMAW) nispeten "soğuk" yapısı nedeniyle, işlem %85 ila %90 helyum (He), %10'a kadar Argon (Ar) ve %2 ila %5 Karbondioksit (CO2) içeren bir "üçlü karışım" gazı gerektirir. Yaygın bir üçlü karışım %90 He, %7-1/2 Ar ve %2-1/2 CO2 içerir. Helyumun yüksek iyonlaşma potansiyeli, kısa devreden sonra ark oluşumunu teşvik eder; yüksek ısı iletkenliği ile birleştiğinde, He kullanımı erimiş havuzun akışkanlığını artırır. Trimix'in Ar bileşeni, kaynak havuzunun genel olarak korunmasını sağlarken, CO2 arkı stabilize etmek için reaktif bir bileşen görevi görür (farklı koruyucu gazların kaynak boncuğu profilini nasıl etkilediğini görmek için Şekil 2'ye bakın).
Bazı üçlü karışımlar dengeleyici olarak oksijen kullanırken, diğerleri aynı etkiyi elde etmek için He/CO2/N2 karışımı kullanır. Bazı gaz distribütörleri, vaat edilen faydaları sağlayan tescilli gaz karışımlarına sahiptir. Bayiler ayrıca aynı etkiye sahip diğer şanzıman modları için bu karışımları önermektedir.
Üreticilerin yaptığı en büyük hata, GMAW paslanmaz çeliği yumuşak çelikle aynı gaz karışımıyla (75 Ar/25 CO2) kısa devre yapmaya çalışmalarıdır; bunun nedeni genellikle fazladan bir silindirle uğraşmak istememeleridir. Bu karışım çok fazla karbon içerir. Aslında, katı tel için kullanılan herhangi bir koruyucu gaz maksimum %5 karbondioksit içermelidir. Daha büyük miktarların kullanılması, artık L sınıfı alaşım olarak kabul edilmeyen bir metalurjiyle sonuçlanır (L sınıfının karbon içeriği %0,03'ün altındadır). Koruyucu gazdaki aşırı karbon, korozyon direncini ve mekanik özellikleri azaltan krom karbürleri oluşturabilir. Kaynak yüzeyinde is de görünebilir.
Ek bir not olarak, 300 serisi temel alaşımlar (308, 309, 316, 347) için GMAW'ı kısaltmak üzere metal seçerken, üreticiler LSi derecesini seçmelidir. LSi dolgu maddeleri düşük karbon içeriğine sahiptir (%0,02) ve bu nedenle özellikle taneler arası korozyon riski olduğunda önerilir. Daha yüksek silisyum içeriği, ıslatma gibi kaynak özelliklerini iyileştirerek kaynak tepesini düzleştirmeye ve ayak ucunda füzyonu desteklemeye yardımcı olur.
Üreticiler kısa devre transfer proseslerini kullanırken dikkatli olmalıdır. Ark söndürme nedeniyle eksik füzyon meydana gelebilir ve bu da prosesi kritik uygulamalar için yetersiz hale getirir. Yüksek hacimli durumlarda, malzeme ısı girdisini destekleyebiliyorsa (≥ 1/16 inç, darbeli püskürtme modu kullanılarak kaynak yapılan en ince malzemedir), darbeli püskürtme transferi daha iyi bir seçim olacaktır. Malzeme kalınlığı ve kaynak yeri bunu destekliyorsa, daha tutarlı bir füzyon sağladığı için püskürtmeli transfer GMAW tercih edilir.
Bu yüksek ısı transfer modları He koruyucu gazı gerektirmez. 300 serisi alaşımların püskürtme transfer kaynağı için yaygın bir seçim %98 Ar ve %2 CO2 veya O2 gibi reaktif elementlerdir. Bazı gaz karışımları az miktarda N2 de içerebilir. N2 daha yüksek iyonlaşma potansiyeline ve ısıl iletkenliğe sahiptir, bu da ıslatmayı destekler ve daha hızlı hareket veya iyileştirilmiş geçirgenlik sağlar; ayrıca bozulmayı azaltır.
Darbeli sprey transfer GMAW için %100 Ar kabul edilebilir bir seçim olabilir. Darbeli akım arkı stabilize ettiğinden, gaz her zaman aktif elemanlara ihtiyaç duymaz.
Erimiş havuz ferritik paslanmaz çelikler ve dubleks paslanmaz çelikler için daha yavaştır (ferritin ostenite oranı 50/50). Bu alaşımlar için ~%70 Ar/~%30 He/%2 CO2 gibi bir gaz karışımı daha iyi ıslatmayı destekleyecek ve seyahat hızını artıracaktır (bkz. Şekil 3). Benzer karışımlar nikel alaşımlarını kaynaklamak için kullanılabilir, ancak kaynak yüzeyinde nikel oksitlerin oluşmasına neden olur (örneğin, %2 CO2 veya O2 eklemek oksit içeriğini artırmak için yeterlidir, bu nedenle üreticiler bunlardan kaçınmalı veya bunlara çok zaman harcamaya hazır olmalıdır). Aşındırıcıdır çünkü bu oksitler o kadar serttir ki bir tel fırça genellikle bunları temizlemez).
Üreticiler, bu tellerdeki cüruf sisteminin kaynak havuzunun katılaşması sırasında onu destekleyen bir "raf" sağlaması nedeniyle, yerinde olmayan kaynak için akı dolgulu paslanmaz çelik teller kullanırlar. Akı bileşimi CO2'nin etkilerini azalttığı için, akı dolgulu paslanmaz çelik tel %75 Ar/%25 CO2 ve/veya %100 CO2 gaz karışımlarıyla kullanım için tasarlanmıştır. Akı dolgulu tel, pound başına daha pahalı olsa da, daha yüksek tüm pozisyon kaynak hızlarının ve biriktirme oranlarının genel kaynak maliyetlerini azaltabileceğini belirtmekte fayda vardır. Ek olarak, akı dolgulu tel, geleneksel sabit voltajlı DC çıkışı kullanır ve bu da temel kaynak sistemini darbeli GMAW sistemlerinden daha az maliyetli ve daha az karmaşık hale getirir.
300 ve 400 serisi alaşımlar için, gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) için %100 Ar standart tercih olmaya devam etmektedir. Bazı nikel alaşımlarının GTAW'si sırasında, özellikle mekanize işlemlerde, seyahat hızını artırmak için az miktarda hidrojen (%5'e kadar) eklenebilir (karbon çeliklerinin aksine, nikel alaşımlarının hidrojen çatlamasına eğilimli olmadığını unutmayın).
Süperdupleks ve süperdupleks paslanmaz çeliklerin kaynaklanması için sırasıyla %98 Ar/%2 N2 ve %98 Ar/%3 N2 iyi seçimlerdir. Islatılabilirliği yaklaşık %30 oranında artırmak için helyum da eklenebilir. Süperdupleks veya süperdupleks paslanmaz çeliklerin kaynaklanması sırasında amaç, yaklaşık %50 ferrit ve %50 ostenitten oluşan dengeli bir mikro yapıya sahip bir birleştirme elde etmektir. Mikroyapının oluşumu soğutma hızına bağlı olduğundan ve TIG kaynak havuzu hızla soğuduğundan, %100 Ar kullanıldığında fazla ferrit kalır. N2 içeren bir gaz karışımı kullanıldığında, N2 erimiş havuza karışır ve ostenit oluşumunu destekler.
Paslanmaz çeliğin, maksimum korozyon direncine sahip bitmiş bir kaynak elde etmek için birleştirme yerinin her iki tarafını da koruması gerekir. Arka tarafın korunmaması, lehim bozulmasına yol açabilen "şekerleşme" veya kapsamlı oksidasyona neden olabilir.
Tutarlı bir şekilde mükemmel bir uyum sağlayan veya bağlantı parçasının arka tarafında sıkı bir şekilde tutulan sıkı popo bağlantı parçaları destek gazı gerektirmeyebilir. Burada asıl sorun, oksit birikmesi nedeniyle ısıdan etkilenen bölgenin aşırı renk değiştirmesini önlemektir; bu da mekanik olarak çıkarılmasını gerektirir. Teknik olarak, arka taraf sıcaklığı 500 Fahrenheit derecesini aşarsa, bir koruyucu gaz gerekir. Ancak, daha muhafazakar bir yaklaşım, eşik olarak 300 Fahrenheit derecesini kullanmaktır. İdeal olarak, destek 30 PPM O2'nin altında olmalıdır. İstisna, tam penetrasyon kaynağı elde etmek için kaynağın arkasının oyulması, taşlanması ve kaynaklanmasıdır.
Tercih edilen iki destekleyici gaz N2 (en ucuz) ve Ar'dir (daha pahalı). Küçük montajlar için veya Ar kaynakları kolayca bulunabildiğinde, bu gazı kullanmak daha uygun olabilir ve N2 tasarrufuna değmez. Oksidasyonu azaltmak için %5'e kadar hidrojen eklenebilir. Çeşitli ticari seçenekler mevcuttur, ancak ev yapımı destekler ve arıtma barajları yaygındır.
Paslanmaz çeliğe paslanmazlık özelliğini veren şey, %10,5 veya daha fazla krom ilavesidir. Bu özellikleri korumak, doğru kaynak koruma gazını seçme ve birleştirme yerinin arka tarafını koruma konusunda iyi bir teknik gerektirir. Paslanmaz çelik pahalıdır ve onu kullanmak için iyi nedenler vardır. Koruyucu gaz veya bunun için dolgu metalleri seçme konusunda kısayollara başvurmanın bir anlamı yoktur. Bu nedenle, paslanmaz çeliği kaynaklamak için gaz ve dolgu metali seçerken bilgili bir gaz dağıtıcısı ve dolgu metali uzmanıyla çalışmak her zaman mantıklıdır.
Kanadalı üreticiler için özel olarak hazırlanan iki aylık bültenimizden tüm metallerle ilgili en son haberler, etkinlikler ve teknolojilerle güncel kalın!
Artık Canadian Metalworking'in dijital sürümüne tam erişimle, değerli sektör kaynaklarına kolayca erişin.
Artık Made in Canada ve Welding'in dijital edisyonuna tam erişimle, değerli sektör kaynaklarına kolayca erişin.