La scelta del gas di schermatura appropriato è fondamentale per la produzione di saldature di alta qualità in Gas Metal Arc Welding (GMAW). Il gas di schermatura protegge il pool di saldatura fuso dalla contaminazione atmosferica, stabilizza l'arco, e influenza la forma di perline di saldatura, la penetrazione, le proprietà meccaniche e l'efficienza complessiva.

Comprendere il ruolo del gas di schermatura in GMAW

In GMAW, un elettrodo a filo continuo viene alimentato attraverso una pistola di saldatura, e un arco elettrico è stabilito tra il filo e il pezzo. Il gas di schermatura, tipicamente consegnato attraverso un ugello intorno all'elettrodo, sposta l'aria ambiente - soprattutto ossigeno e azoto - che altrimenti reagisce con il metallo fuso, causando porositÃ, fragilità e ossidazione.

Gas di schermatura comuni utilizzati in GMAW

Mentre i gas puri sono utilizzati per metalli specifici, molte applicazioni beneficiano di miscele che combinano i punti di forza dei singoli componenti.

Diossido di carbonio (CO2[]])

[FLT][FLT]] è l'unico gas reattivo ampiamente usato come gas di schermatura puro in GMAW. Offre una penetrazione profonda e alti tassi di deposizione, rendendolo economico per le sezioni di acciaio al carbonio spesso. Tuttavia, COLT-COLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-Floyd-Floyd-Floyd-Floyd-F-F-Floyd-F-F-F-Floyd-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-Floyd-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-Floy-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-

Argon (Ar)

Argon è un gas inerte che fornisce un arco stabile e liscio con uno spatter minimo. È il gas primario per la saldatura di metalli non ferrosi come alluminio, rame e titanio, ed è anche utilizzato ampiamente per gli acciai inossidabili e gli acciai al carbonio quando mescolati con gas attivi.

Elio (E)

L'elio, un altro gas inerte, ha una maggiore conducibilità termica e potenziale di ionizzazione dell'argon. Questo porta ad un arco più ampio e più forte con un maggiore input termico, rendendolo vantaggioso per la saldatura di materiali spessi e altamente conduttivi come alluminio e rame. L'elio aumenta la velocità di saldatura e la profondità di penetrazione, ma è significativamente più costoso dell'argon e richiede tassi di flusso più elevati per mantenere lo stesso effetto schermatura.

Gas misti (Argon‐CO2[] Miscele)

Di gran lunga il gas di schermatura più popolare per acciaio al carbonio GMAW è una miscela binaria di argon e anidride carbonica. La miscela combina la stabilità dell'arco e ridotto spatter di argon con la penetrazione più profonda e il costo inferiore di CO2[]]].

  • 75% Ar / 25% CO[[]2[][] (C25): Eccellente miscela di tutti gli usi per l'acciaio al carbonio, offrendo una buona stabilità dell'arco, una spatter minimale e una bead di saldatura pulita.
  • 80% Ar / 20% CO[]2[[] (C20): fornisce una penetrazione leggermente più profonda rispetto al C25 pur mantenendo un arco relativamente stabile.
  • 90% Ar / 10% CO[[]2[][] (C10): Primarily usato per il trasferimento di spray su acciaio al carbonio, producendo una pozza di saldatura fluida con un'eccellente apparenza di perle.
  • 95% Ar / 5% CO[[]2[][] (C5): Per applicazioni speciali che richiedono molto bassa spatter e un arco molto stabile, come la saldatura robotizzata di acciaio sottile-gauge.

Le miscele a tre componenti (ad esempio Ar + CO2[] + O]2] o Ar + He + CO[2[]]]]) sono utilizzate anche in applicazioni avanzate per le proprietà di saldatura fine-tune per leghe in acciaio inossidabile e ad alta resistenza.

Applicazioni e Gas consigliati

Il gas di schermatura ottimale varia in modo significativo con il materiale base, lo spessore delle articolazioni, la posizione di saldatura e le proprietà meccaniche desiderate.

Acciaio al carbonio – luce Gauge e materiali sottili

Per la lamiera e altre sezioni di acciaio al carbonio sottili (fino a circa 3 mm o 1⁄8 pollici), è ampiamente raccomandato un 75% di Ar / 25% CO2]]. Fornisce un arco stabile a basse correnti, minimizza il burn-through e produce uno spatter minimo. Per saldature ancora più pulite, alcuni operatori utilizzano una disponibilità di Ar/ 10% CO[ulteriorientare:2]2[

Acciaio al carbonio – Acciaio pesante e strutturale

Per la saldatura di piastre più spesse (6 mm e sopra) per l'acciaio strutturale, i vasi di pressione, o le attrezzature pesanti, esistono due parametri primari. Pure CO2] offre la penetrazione più profonda e il costo più basso del gas, rendendolo adatto per il trasferimento di immersione in tutte le posizioni. Tuttavia, il maggiore spatter e l'arco meno stabile può essere un inconveniente dettagliato.

Acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile saldante richiede gas di schermatura che preservano la resistenza alla corrosione ed evitano la precipitazione del carburo.

  • 98% Ar / 2% CO]2]]] o 98% Ar / 2% O2[]]][]]][[[FLT]]]]]]] [[[[FLT]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[FLT]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[FLT]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][[[[[[
  • Tri‐mix (90% He, 7.5% Ar, 2,5% CO2[]]]]: Usato per sezioni più spesse e saldatura fuori posizione, offrendo un maggiore input termico e una migliore fusione.
  • Pure argon[[]] è raramente usato per l'acciaio inossidabile perché tende a causare un arco erratico e una scarsa bagnatura; una piccola aggiunta reattiva è quasi sempre preferita.

Alluminio e altri metalli non ferrosi

L'alluminio richiede un gas inerte per evitare la formazione di ossido e la porosità. Il gas di schermatura più comune per l'alluminio GMAW è argon puro[]. Fornisce un arco stabile, un'azione di pulizia di buona superficie (ottenimento cathodic) e un'eccellente apparenza di tallone di saldatura più spessa (oltre 12 mm o 1⁄2 pollici), una percentuale di calore di rara

Lega di rame e rame

Il rame saldante e le sue leghe (ad esempio, ottone, bronzo) spesso richiedono un elevato input termico grazie all’elevata conducibilità termica del rame. L’argon puro funziona bene per sezioni sottili, ma le parti più pesanti tipicamente beneficiano di miscele di argon-helium (ad esempio, 50% He / 50% Ar) per preriscaldare il metallo base e migliorare la penetrazione.

Fattori da considerare quando si sceglie un gas di schermatura

La scelta del gas di schermatura giusto non è una decisione di una sola dimensione, ma i saldatori devono valutare diversi fattori chiave per abbinare il gas all'applicazione.

Tipo di materiale e composizione

I metalli diversi hanno diverse riattività e proprietà termiche. L'acciaio al carbonio puÃ2 tollerare CO[2[]]2, mentre l'acciaio inossidabile richiede solo tracce di ossidanti.

Spessore del materiale

I materiali sottili (meno di 3 mm) beneficiano di miscele ricche di argon che producono un arco meno penetrante e più concentrato, riducendo il rischio di bruciare-attraverso. I materiali più spessi richiedono un maggiore input termico, favorendo miscele ricche di elio o CO[2[]] percentuali per aumentare la penetrazione e i tassi di deposizione.

Posizione di saldatura

La saldatura a sovrapposizione (verticale, in testa) richiede una pozza di saldatura a congelamento rapido. Le miscele CO2 e CO2]-rich promuovono una pozza più fredda e controllabile in modalità di trasferimento di immersione, rendendole adatte per lavori di acciaio strutturale.

Modalità di trasferimento

Per il trasferimento a cortocircuito, comune nel lavoro a distanza e fuori posizione, CO2]] o miscele con fino al 25% CO2] sono tipiche. Il trasferimento a spruzzo richiede almeno l'80% argon per ottenere una corrente di flusso stabile e assiale

Costo e disponibilità

Il costo del gas può essere un fattore significativo, soprattutto nella produzione ad alto volume. CO2[] è il gas di schermatura più economico ed è ampiamente disponibile. Argon è più costoso ma essenziale per molte applicazioni. L'elio è il più costoso, e la sua volatilità dei prezzi può influenzare i bilanci operativi.

Purezza del gas e portata

Le impurità nel gas di schermatura, come umidità, ossigeno o idrocarburi, possono causare porosità, cracking dell'idrogeno e proprietà meccaniche povere. Per saldature critiche, soprattutto su alluminio e acciaio inossidabile, utilizzare gas con un punto di rugiada sotto -60°F (-51°C). I tassi di flusso variano tipicamente da 10 a 30 piedi cubici all'ora (CFH), a seconda della dimensione del ugello, distanza dal pezzo e dai bozzetti di arco di manutenzione eccessiva.

Considerazioni avanzate e tendenze emergenti

Dinamica del flusso di gas e progettazione dell'ugello

Il gas di schermatura deve coprire la zona di saldatura. Il tipo di ugello, la dimensione, la distanza di stallo e l'angolo di sblocco influiscono sulla copertura del gas. Gli ugelli più lunghi migliorano la copertura ma possono limitare la visibilità. Le lenti a gas (una rete fine all'uscita dell'ugello) possono creare un flusso più laminare, permettendo distanze di stallo più lunghe e una migliore protezione nelle condizioni di ventose.

Considerazioni ambientali e di sicurezza

GMAW produce fumi di saldatura, la cui composizione può essere influenzata da gas di schermatura. Ad esempio, CO[2]]-basati gas generano livelli più elevati di particelle di aria compressa rispetto a miscele ricche di argon. I datori di lavoro devono garantire una ventilazione adeguata e l'estrazione del fume per linee guida OSHA.

Standard di settore e raccomandazioni del produttore

I produttori di apparecchiature di saldatura e i fornitori di gas di alta qualità pubblicano grafici e linee guida per la selezione di gas schermatura basati su specifiche tipologie di fili e configurazioni comuni. La specifica AWS A5.32 / A5.32M classifica i gas di schermatura per la saldatura ad arco, e le organizzazioni come la American Welding Society (aws.org]]]) offrono risorse di formazione.

Conclusioni

La scelta del gas di schermatura giusto per GMAW è una decisione strategica che bilancia i requisiti metallurgici, l'efficienza operativa e i costi. Non è ottimale per tutte le applicazioni; la scelta migliore dipende dal materiale base, dallo spessore, dalla posizione di saldatura, dal modo di trasferimento e dalle proprietà di saldatura desiderate.