اختيار غازات الدرع لحام قوس التدفق: تحليل متعمق ودليل التطبيق

في مجال اللحام ، يلعب اللحام القوسي المتدفق (FCAW-G) دورًا مهمًا ويستخدم على نطاق واسع في التصنيع الثقيل والبناء وبناء السفن ،منشآت بحرية وصناعات أخرى لحام الفولاذ منخفض الكربون، الفولاذ منخفض السبائك والمواد السبائك المختلفة.والتي تستخدم عادة هي CO2 نقية 100% أو خليط من 75% - 80% Ar و 20% - 25% CO2ستستكشف هذه المقالة بشكل عميق مزايا وعيوب هذين الغازين الوقائيين لمساعدة ممارسي اللحام في اتخاذ خيارات مستنيرة.

مبدأ عمل غاز الحماية: الدرع غير المرئي في منطقة اللحام

الوظيفة الأساسية للغاز الوقائي هي حجب الهواء ومنع الأكسجين والنيتروجين وبخار الماء من تآكل بركة اللحام والإلكترود. خلال عملية اللحام،يتم طرد غاز الحماية من فوهة مصباح اللحام، وخلق بيئة معزولة حول الأقطاب الكهربائية لضمان الاحتراق المستقر للقوس والتصلب الطبيعي للبركة المنصهرة.كل من CO2 و Ar / CO2 خليط يمكن أن تفي بفعالية هذه المسؤولية، وكذلك المشاركة في بناء منطقة البلازما القوس، تؤثر على التوصيل الحراري للقوس والقوة على البركة المنصهرة ، على الرغم من وجود اختلافات في أدائها في هذه الجوانب.

خصائص غازات الحماية: الاختلافات من منظور مجهري

1.إمكانات التأين واستقرار القوس: يحدد إمكانات التأين سهولة توصيل الغاز. إمكانات التأين لـ CO2 هي 14.4 eV ، أقل من Ar عند 15.7 eV ،الذي يعطي CO2 ميزة في إشعال والحفاظ على القوس ويمكن أن تثبت بسرعة قوس لحام مستقرة.

2.توصيل الحرارة ونقل القطرات: القدرة العالية على توصيل الحرارة من CO2 يجعلها مختلفة عن خليط Ar / CO2 في نقل قطرات، شكل قوس، اختراق لحام وتوزيع درجة الحرارة.التوصيل الحراري الأعلى يعزز تشكيل نقل قطرات كبيرة خلال نقل قطرات، مما يؤثر على تشكيل اللحام والتحكم في اختراق.

3.التفاعل وتكوين اللحام: ثاني أكسيد الكربون هو غاز خامل في درجة حرارة الغرفة، ولكنه يتحلل إلى ذرات ثاني أكسيد الكربون و O2 و الأكسجين تحت درجة حرارة عالية من القوس ويصبح غازا نشطا،والذي يميل إلى تفاعلات الأكسدة مع المعادنAr هو غاز خامل ، وخلط Ar / CO2 لديه تفاعلية أقل نسبياً. يؤدي هذا الاختلاف إلى تغييرات في محتوى عناصر السبائك في المعدن اللاصق. على سبيل المثال ،عند استخدام خليط Ar/CO2، كفاءة ترسب سبيكة الأقطاب الكهربائية أعلى لأن بعض عناصر السبيكة تتفاعل مع الأكسجين المتحلل من ثاني أكسيد الكربون لتشكيل أكسيدات تدخل الخامات ،زيادة محتوى مكافحات الأكسدة مثل Mn و Si في اللحام، وبالتالي زيادة قوة اللحام ولكن تقليل التمدد والصعوبة الاصطدام.

الغازات الخاملة والغازات المختلطة: التوافق في التطبيق

على الرغم من أن الغازات الخاملة يمكن أن تحمي البركة المنصهرة، عندما تستخدم وحدها لحام المعادن القائمة على الحديد، قد تحدث مشاكل. على سبيل المثال عند استخدام Ar لحماية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ،القوس سيتم إطالة وتصليب الطلاء الخارجي من الأقطاب الكهربائية قبل الأوانفي أمريكا الشمالية ، يتم استخدام غازات خليط Ar / CO2 في الغالب لحام المعادن القائمة على الحديد.75% Ar + 25% CO2 أو 80% Ar + 20% CO2 خليطات تستخدم عادة لحام الفولاذ المقاوم للصدأ FCAW-G، وبعض أسلاك اللحام تتطلب 90٪ Ar + 10٪ CO2 ، ومحتوى Ar أقل من 75٪ سيؤثر على أداء القوس.

عوامل في اختيار غازات الحماية: المقايضة بين التكلفة والحامل والجودة

1.النظر في التكاليف: الخيارات وراء الحساب الاقتصادي: في تكاليف اللحام ، تمثل العمالة والإدارة 80٪ ، والمواد تمثل 20٪ ، ويمثل غاز الحماية حوالي ربع تكلفة المواد.ثاني أكسيد الكربون لديه مجموعة واسعة من المصادر ويمكن الحصول عليها بتكلفة منخفضة من خلال معالجة الغاز الطبيعيومع ذلك، فإن Ar نادر في الغلاف الجوي، واستخراجها يتطلب معدات معقدة واستهلاك الطاقة العالية، مما يؤدي إلى تكاليف مرتفعة.إذا تم النظر فقط في تكلفة الغاز، ثاني أكسيد الكربون هو الاختيار الأول، ولكن يجب أن يتم وزن القرار الفعلي بشكل شامل.

2.تفضيل اللحام والإنتاجية: العلاقة بين الخبرة التشغيلية والكفاءة: عند استخدام نفس سلك اللحام ، يمتلك خليط Ar / CO2 قوسًا أكثر استقرارًا ، وانبثاق أقل ، ونقل قطرات مستقر ، مما يمكن أن يحافظ على حالة جيدة للبركة المنصهرة ،مفيد لحام في مواقع خاصة ويحسن الإنتاجيةومع ذلك ، فإن محتوى Ar الأعلى يزيد من إشعاع الحرارة الذي يتلقاه اللحام ، ومسدس اللحام عرضة للارتفاع في درجة الحرارة ،تتطلب بندقية لحام ذات طاقة أعلى أو استبدال أكثر تواترا لأجزاء الملابس.

3.جودة اللحام: الضمان الرئيسي لجودة اللحام: يعمل خليط Ar / CO2 بشكل جيد في تشكيل اللحام ، مما يقلل من الرذاذ ويقلل من تكاليف تنظيف ما بعد اللحام ، وهو أمر مفيد للاختبار بالموجات فوق الصوتية. ومع ذلك ، فإنه أكثر حساسية لعلامات الغاز.لأن القطرات الدقيقة تزيد من كمية الدولاب الغازي، علامات الغاز يمكن أن تؤثر على مظهر وأداء لحام.

سيناريوهات تطبيق نموذجية: تفضيلات الاختيار في ممارسة الصناعة

في اللحام السطح والأفقي عالية الرصيد، يستخدم CO2 عادة بسبب ميزة التكلفة وتلبية متطلبات اللحام.صناعة بناء السفن تفضل ثاني أكسيد الكربون لأن قوسها يمكن أن يحرق بشكل فعال من المبتدئ على المعدن الأساسيفي صناعة البناء البحرية في أمريكا الشمالية ، عند لحام لحام الخروط المحددة ، يفضل خليط Ar / CO2 بسبب السعي إلى مظهر لحام وانخفاض الرذاذ.إذا تم استخدام عدة عمليات لحام محمية بالغاز في ورشة العمل، غالبًا ما يكون غاز الحماية موحدًا ، ويختار بعض المصنعين أيضًا خليط Ar / CO2 لتحسين تأثير لحام GMAW.

الاستنتاج: النظر الشامل واتخاذ القرارات الدقيقة

يجب أن يكون هناك توازن بين التكلفة والجودة والإنتاجية في اختيار غاز الحماية لـ FCAW-G.وينبغي تحديدها بناء على تأثير الغاز على جوانب مختلفة في عمليات لحام الفعليةبعد اختيار غاز الحماية ، من الضروري اختيار قطب كهربائي مناسب لضمان أفضل توازن بين جودة اللحام وكفاءته.