ويكتسي اختيار الغازات الواقية المناسبة أهمية حاسمة في إنتاج ألحام عالية الجودة في القوس المميت، وفي حماية الغازات الرطبة من التلوث الجوي، وفي تثبيت القطب الشمالي، والتأثير على شكل الخرز الصلب، والتغلغل، والملكية الميكانيكية، والكفاءة العامة، مع توافر العديد من خيارات الغازات والمخاليط، مما يؤدي إلى تحقيق الفعالية الصحيحة في تطبيقات محددة.

Understanding the Role of Shielding Gas in GMAW

وفي النظام العالمي لرصد المحيطات، يغذي جهاز كهرومغناطيسي مستمر بواسطة بندقية لحام، وينشأ قوس كهربائي بين السلك وقطعة العمل، ويؤثر الغاز الدرعي، الذي يتم عادة عن طريق زهرة حول الكهرباء، والمشللات من الهواء - الطلق، والأكسجين النيتروجين - وهو ما من شأنه أن يتفاعل مع المعدن المميت، ويتسبب في إنتاجية الخلاقة، والرش، والتلوث الأمثل.

الغازات الدرعية المشتركة المستخدمة في الآلية العالمية المعنية بالبحوث البحرية

وفي حين تستخدم الغازات النقية في معادن محددة، فإن العديد من التطبيقات تستفيد من خلائط تجمع بين قوّات كل عنصر على حدة، أما فيما يلي فهي أكثر غازات الدرع شيوعاً وخصائصها الرئيسية.

Carbon Dioxide (CO2)

CO2 is the only reactive gas widely used as a pure shielding gas in GMAW. It offers deep penet and high deposition rates, making it economical for fish carbon steel sections. However, pure CO]2 produces an unstable outpostne

أرجون (Ar)

(أرغون) غاز غير حرج يوفر قوساً مستقراً سلساً مع حد أدنى من الرش، وهو الغاز الأولي للحام في الفلزات غير الحديدية مثل الألومنيوم والنحاس والتانيوم، كما أنه يستخدم على نطاق واسع في الفولاذ غير القابل للصدأ والصلب الكربوني عندما يكون مختلطاً بالغازات النشطة.() أما التحكم في الأرغون في وسائل نقل الرش على مستويات أعلى من حيث الإنتاج، فتشمل

هيليوم (ه)

ويزيد من قدرة الهليوم، وهو غاز غير مطاق، على السلوك الحراري والايمان من الأرغون، مما يؤدي إلى قوس أوسع وأكثر قوة مع زيادة في المدخلات الحرارية، مما يجعله مفيداً للمواد السميكة والسلوكية للغاية مثل الألمنيوم والنحاس، ونادراً ما يزيد حجم الهليونيوم وسرعة التغلغل، ولكنه أكثر تكلفة بكثير من حرير، ويحتاج إلى ارتفاع في المائة من عوامل الازلة.

الغازات المختلطة (Argon‐CO2]

(أ) إن أكثر الغازات شيوعاً في مجال حماية الفولاذ الكربوني العالمي للمياه البحرية هو مزيج ثنائي من أرجون وثاني أكسيد الكربون، ويجمع هذا الخليط بين استقرار القطب الشمالي وتقلل من حجم الأرغون مع التغلغل الأعمق وانخفاض تكلفة ثاني أكسيد الكربون (2) .

  • 75% Ar/25% CO]2 (C25): ممتاز جميع الأغراض من أجل فولاذ الكربون، مما يوفر استقراراً جيداً، وقليلاً من الرش، وحزاماً نظيفاً، ملائماً للأقسام الصغيرة والمتوسطة في جميع المواقع.
  • 80٪ Ar/ 20٪ CO]2 (C20): Provides slightly deeper penetration than C25 while still maintaining a relatively stable arc. Often used for fisher plates and higher deposition rates.
  • 90٪ Ar/10٪ CO]2 (C10): Primarily used for spray transfer on carbon steel, producing a liquid weld puddle with excellent bead appearance. Requires higher current levels.
  • 95٪ Ar /5% CO]2 (C5): For special applications requiring very low spatter and a very stable arc, such as Robic welding of high —gauge steel.

Three‐component mixtures (e.g., Ar + CO2] + O]2]] or Ar + CO2]]) are also used in advanced applications to fine‐tune weld properties for stainless steel and all]

التطبيقات والغازات الموصى بها

ويتفاوت غاز الدرع الأمثل تفاوتا كبيرا مع المواد الأساسية والسمك المشترك والحام والخواص الميكانيكية المرغوبة، وتقدم الفروع التالية إرشادات بشأن التطبيقات المشتركة بين الآلية العالمية.

Carbon Steel - Light Gauge and Thin Materials

In sheet metal and other efficient carbon steel sections (up to about 3 mm or 1.5 inch), a 75% Ar/25% CO2 mixture is widely recommended. It provides a stable atter at low‐ currents, minimizes burnthrough, and produces minimal spatter.

Carbon Steel - Heavy Duty and Structural Steel

(ب) إذا كانت لوحات الصمامات (بمليمتر وفوق) للفولاذ الهيكلي أو سفن الضغط أو المعدات الثقيلة، يوجد خياران أوليان: (بشكل مصافٍ من ثاني أكسيد الكربون)(2) [بالإرشاد بالغاز المشبع بالفلور أوكتين:](ب) يُعرض أعمق التخصيب وأدنى تكلفة للغاز، مما يجعله مناسباً لنقله في جميع المواقع.

الصلب اللاصق

ويستلزم الصلب اللاصق البقعات الغازات الدرعية التي تحافظ على مقاومة التآكل وتتجنب التهطال في القلب وتشمل الخيارات المشتركة ما يلي:

  • 98٪ Ar/2% CO2 أو 98٪ Ar / 2٪ O2[FLT:][FLT:][2]
  • Tri‐mix (90% He, 7.5% Ar, 2.5% CO]2]]: Used for fisher sections and outof-position welding, offering higher heat input and better fusion. The helium content increases travel speed and penetration.
  • Pure argon] is seldom used for stainless steel because it tends to cause an erratic arc and poor wetting; a small reactive addition is almost always preferred.

المعادن غير الحديدية

Aluminum demands an inert gas to avoid oxide formation and porosity. The most common shielding gas for aluminum GMAW is pure argon. It delivers a stable a‐rcide, good surface clean action (cathodic etching), and excellent weld bead sections (over 12 mm

Copper and Copper Alloys

وكثيرا ما يتطلب النحاس الحامى وسبيكته (مثل الصدر والبرنز) مدخلات حرارية عالية بسبب ارتفاع معدل التصريف الحراري لدى النحاس، حيث يعمل الأرجون النقي جيداً في الأقسام الرقيقة، ولكن الأجزاء الثقيلة تستفيد عادة من خلائط إيليوم الزئبق (مثل 50 في المائة هيدروجين/50 في المائة أرغا) لتمهيد المعدن الأساسي وتحسين التخصيب.

العوامل التي يجب أن تنظر فيها عندما تختار الغازات الدروعة

إن اختيار الغازات الواقية الصحيحة ليس قراراً واحداً - مناسب - كل شيء - يجب على الحامضين تقييم عدة عوامل رئيسية لمواءمة الغاز مع التطبيق.

النوع والتكوين

(ب) إن الفلزات المختلفة لها عمليات إعادة تنشيط مختلفة وخواص حرارية؛ ويمكن أن يتسامح الفولاذ الكربوني مع ثاني أكسيد الكربون [(FLT:0]2[[FLT:]) أو المزلاجات التي تصل إلى 25 في المائة من ثاني أكسيد الكربون (2)، بينما لا يتطلب الصلب اللاصق سوى كميات من الأوكسيديزر.

مقياس المواد

وتستفيد المواد التي تحتوي على مادة (أقل من 3 مم) من خلايا إثراء أرجون التي تنتج قوسا أقل تغلغلاً وأكثر تركيزاً، مما يقلل من خطر الحرق من خلال مواد التذاكر تتطلب مدخلات حرارية أكثر، أو تفضيل خلائط الهيليوم الغنية أو ارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون (2) ] من النسب المئوية لزيادة معدلات التغل والترسيب.

موقع اللحام

ويطالب اللحام (اللحم الفاسد) (الغريفي، والرأس) بغزارة معزولة بسرعة.

نقل

(ب) إن اختيار الغاز المحمي يرتبط ارتباطاً وثيقاً بأسلوب النقل باللحم، أما بالنسبة لنقل الدوائر القصيرة، فإن الاستخدام المشترك بين النشوء والخارج، أو ثاني أكسيد الكربون، أو الغازات المحتوية على مواضع متحكم فيها على نطاق واسع، أو المزجات التي تُستخدم في شكل متغيرات حرارية، أو في شكل متغيرات متغيرة، أو في المتوسط، أو في شكل مركب متغيرات متغيرة.

التكلفة والتوافر

ويمكن أن تكون تكلفة الغاز عاملاً هاماً، لا سيما في الإنتاج العالي الحجم، كما أن ثاني أكسيد الكربون (2) ] هو أرخص غاز درعي ومتوافر على نطاق واسع، كما أن أرجون أكثر تكلفة ولكنها ضرورية للعديد من التطبيقات، والهيلينيوم هو الأكثر تكلفة، وتقلب الأسعار فيه يمكن أن يؤثر على ميزانيات التشغيل، كما أن الغازات المختلطة تكلف أكثر من المكونات النقية، ولكنها كثيراً ما تقلل من تكاليف الصيانة العامة عن طريق تحسين الإنتاجية.

معدل الغاز ومعدل التدفق

ويمكن أن تؤدي النفورات في مجال حماية الغاز، مثل الرطوبة أو الأكسجين أو الهيدروكربونات، إلى الإباحة، وكسر الهيدروجين، وضعف الخصائص الميكانيكية، وبالنسبة للحامدات الحرجة، لا سيما على الألومنيوم والصلب اللاصق، تستخدم الغازات التي تقل نقطة الارتفاع عن ـ ٠٦ درجة شرقا )٥١ درجة مئوية( وتتراوح معدلات التدفق من ٠١ إلى ٠٣ قدما مكعبا في الساعة )التفاف(.

الاعتبارات المتقدمة والاتجاهات الناشئة

ألعاب نارية وتصميم نوزل

ويجب أن يغطي الغاز الدافئة المنطقة الرطبة بشكل مضلل، حيث أن نوع النوز وحجمه و المسافة المكشوفة له كل ما يؤثر على تغطية الغاز، فالأحزام الطويلة تُحسن التغطية ولكنها قد تحد من الرؤية، ويمكن أن تؤدي عدسات الغاز (الآثار الجميلة عند مخرج الزلابق) إلى تدفق أكثر من ذي قبل، مما يتيح مسافات أطول من المسافات، ويوفر حماية أفضل في الظروف المفاجئة أو الآلية.

الاعتبارات البيئية والمتعلقة بالسلامة

وتنتج هذه الآلية صمامات للحام، يمكن أن تتأثر تركيبتها بالغاز الدرعي، وعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي الغازات القائمة على أساس ثاني أكسيد الكربون إلى مستويات أعلى من الجسيمات المحمولة جواً مقارنة بالمزيجات الغنية بالعربون، ويجب على أرباب العمل أن يكفلوا التهوية الكافية واستخراج المواد الصخرية لكل مبادئ توجيهية بشأن البرمجيات والصناعية.

معايير الصناعة وتوصيات المصنع

وتنشر شركات تصنيع معدات الحام ذات السمعة المرموقة وموردو الغازات خرائط ومبادئ توجيهية واسعة النطاق لحماية اختيار الغاز استنادا إلى درجات سلكية محددة وتشكيلات مشتركة، وتوفر مبادئ توجيهية بشأن الغازات الخاملة (AWS A5.32) التي تصنف الغازات الداكنة في إطار الصلعة القطبية، ومنظمات مثل جمعية الحام الأمريكي () منصات.org()

خاتمة

وبالإضافة إلى ذلك، فإن اختيار الغازات الدرعية الصحيحة للشبكة العالمية لرصد المحيطات هو قرار استراتيجي يوازن بين الاحتياجات من المعادن والكفاءة التشغيلية والتكلفة، ولا يوجد خليط من الغازات الواحدة هو الأفضل لجميع التطبيقات؛ ويتوقف أفضل خيار على المواد الأساسية والسمكة والحاملة والخصائص السائلة المرغوبة، ويفهم سلوك الأرغون البحت وثاني أكسيد الكربون والهيلوم وخلاياها، ويستطيع الوصل إلى ذلك