Znaczenie gazu ochronnego przy spawaniu

Rola gazu ochronnego.

Do podstawowych zadań gazu osłonowego, przy spawaniu łukowym w osłonie gazowej, należy ochrona stopionego i ogrzanego metalu przed wpływem powietrza atmosferycznego oraz stworzenie jak najlepszych warunków dla jarzenia się łuku elektrycznego. Jeśli powietrze dostanie się do stopionego lub rozgrzanego metalu to zawarty w nim tlen spowoduje utlenienie, azot może wywołać porowatość lub kruchość, a zawarta w powietrzu wilgoć może doprowadzić do powstania pęcherzy.

Skład gazu osłonowego wpływa na sposób przenoszenia metalu w łuku, który z kolei powoduje powstanie różnej ilości i wielkości odprysków. Od niego zależy również wygląd lica spoiny, jej geometria i możliwa do uzyskania prędkość spawania. Jest także kluczowym czynnikiem wpływającym na wypalenie składników stopowych spawanego metalu (zmieniających jego wytrzymałość) i stopień utlenienia powierzchni spoiny.

Efekty wywoływane przez różne składniki gazu osłonowego.

- ARGON (Ar)

Argon jest gazem obojętnym, to znaczy, że nie utlenia i nie wchodzi w reakcję chemiczną ze spawanym metalem. Jest głównym składnikiem większości gazów osłonowych do spawania metodami MIG/MAG i TIG.

- DWUTLENEK WĘGLA (CO2) i TLEN (O2)

Czysty argon, używany jako gaz osłonowy do spawania półautomatycznego stali, powoduje dużą niestabilność łuku. W związku z tym dodawany jest do gazu składnik utleniający aby ustabilizować łuk i zapewnić stabilne przejście metalu w łuku podczas spawania. Wymienionym składnikiem utleniającym może być zarówno dwutlenek węgla jak i tlen albo kombinacja obu tych gazów. Ilość składnika utleniającego zależy od gatunku spawanej stali i zastosowanej technologii spawania. Przestrzeń łuku elektrycznego przy spawaniu łukowym w osłonie gazów można podzielić na trzy sfery: plazma łuku, obszar katodowy i obszar anodowy. W przypadku spawania metodą MIG/MAG drut elektrodowy stanowi elektrodę dodatnią (anodę), a obszar katodowy jest umiejscowiony na materiale spawanym w formie jednej lub kilku plam katodowych. Dodatek utleniający jest więc niezbędny, aby stabilizować obszar katodowy. W przeciwnym wypadku łuk będzie wykazywał tendencje do błądzenia po powierzchni materiału spawanego, powodując powstawanie większych ilości odprysków i nieregularnego ściegu.

- DWUTLENEK WĘGLA (CO2) czy TLEN (O2)

Stosowanie mieszanki argonu jedynie z dwutlenkiem węgla pozwala uzyskać wielu korzyści. Jedną z nich jest wygląd, inaczej niż w przypadku używania mieszanek z tlenem. Spowoduje jest to różnicami w płynności jeziorka ciekłego metalu, napięcie powierzchniowe i utlenieniem stopionego metalu. CO2 powoduje również mniejsze niż O2 utlenieni powierzchni spoiny i powstawanie żużla powierzchniowego, co ma wpływ zarówno na estetykę, jak i konieczność czyszczenia złącza. Inną korzyścią jest lepsze wtopienie, zwłaszcza w ścianki boczne. Ma to szczególne znaczenie podczas spawania przy wysokich napięciach łuku.

- HEL (He)

Hel, podobnie jak argon, jest gazem obojętnym i używany jest jako gaz osłonowy do spawania półautomatycznego stali wysokostopowych z kilkuprocentowym dodatkiem CO2 lub O2. Bez dodatków utleniających, ewentualnie w mieszankach z argonem, używa się go jako gazu osłonowego do spawania metodą TIG i MIG.

W porównaniu z argonem, hel daje lepszy wtopienie i wyższą prędkość spawania, generując wysokoenergetyczny łuk. Sam proces wykorzystujący hel jako gaz osłonowy jest bardziej wrażliwy na zmianę długości łuku, jak również charakteryzuje się trudniejszym zajarzaniem łuku przy spawaniu metodą TIG.

Hel i jego mieszanki mogą być wykorzystane do osłony grani spoiny w takich układach w których gaz musi unosić się aby wypchnąć uwięzione powietrze, ponieważ jest od niego lżejszy.

- WODÓR (H2)

Wodór może być dodawany do gazu osłonowego wykorzystywanego do spawania metodą TIG stali austenitycznych, redukując w ten sposób ilość powstałych tlenków. Jako dodatek powoduje zwiększenie intensywności cieplnej łuku i poprawia wtopienie, co daje zwykle łagodniejsze przejście spoiny w materiał rodzimy. Dodatek wodoru jest często wykorzystywany przy ochronie grani spoiny ze względu na jego wysokie powinowactwo do tlenu. Najczęściej stosuje się do tego celu azot z 10% dodatkiem wodoru. Nie zaleca się jednak stosowania takiego gazu jako osłony grani przy spawaniu stali superaustenitycznych i superduplex i podnosi ich odporność na korozję wżerową.

- TLENEK AZOTU (NO)

Stosowanie dodatku tlenku azotu w gazach osłonowych z rodziny MISON redukuje emisję ozonu w strefie spawania. Zjawisko to pozwala w znaczny sposób poprawić środowisko pracy spawacza, a dodatek tlenkuazotu w gazie osłonowym stabilizuje podczas spawania stali wysokostopowych i aluminium. Jako dodatek do gazu osłonowego redukujący ozon tlenek azotu został wybrany na podstawie wyników badań laboratoryjnych prowadzonych w latach siedemdziesiątych. Dowiodły one, że ozon łatwo wchodzi w reakcję z tlenkiem azotu. Trzech naukowców, którzy prowadzili powyższe badania, zostało nagrodzonych nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 1995 roku. Wykorzystując ich osiągnięcia jako podstawę, dział badawczy naszej firmy zastosował w sposób praktyczny to zjawisko w gazach osłonowych. Efektem ich pracy było powstanie nowej rodziny gazów osłonowych pod wspólną nazwą MISON. Wyłączność na ich produkcję i dystrybucję posiada LINDE.