معرفی 8 نوع گاز جوشکاری؛ بررسی ویژگی‌ها، مزایا و معایب

معرفی 8 نوع گاز جوشکاری | جوشکاری یکی از فرایندهای مهم در صنایع مختلف مانند صنایع فلزی، خودروسازی، ساخت و ساز و صنایع دریایی است که ورق‌های فلزی را به هم متصل می‌کند. یکی از عوامل مهم در انجام عملیات جوشکاری، استفاده از گازها برای ایجاد محیط مناسب جهت جوشکاری و حفاظت از قطعات است. گازها نقش اساسی در کنترل دما، حفاظت از آلاینده‌ها و بهبود کیفیت جوش دارند.

اهمیت استفاده از گازها در روند جوشکاری با تولید و ظهور دستگاه‌های MIG و TIG بیش از پیش پراهمیت شد، چرا که این دستگاه‌ها بدون گاز نمی‌توانند جوشکاری را ایجاد کنند.

در این مطلب از شرکت روتک، به معرفی و بررسی گازهای پرکاربرد در جوشکاری مثل آرگون، هلیم، هیدروژن، اکسیژن، دی‌اکسید کربن، آرگون، کربن دی‌اکسید و نیتروژن می‌پردازیم. هر یک از این گازها ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی در جوشکاری دارند که در ادامه به تفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت. 

با آشنایی بهتر با این گازها، افراد مشغول در حوزه جوشکاری و صنایع مرتبط می‌توانند انتخاب درستی برای نوع گاز مناسب برای هر نوع فرایند جوشکاری داشته باشند و کیفیت و بازدهی عملیات جوشکاری را بهبود بخشند. 

بیشتر بدانید: دستگاه جوش آرگون چیست

نقش گازهای مختلف در فرایند جوشکاری چیست؟

به طور کلی جوشکاری به دو دسته فرایندهای ذوبی و غیر ذوبی تقسیم بندی می‌شود. در فرایندهای ذوبی برای دستیابی به اتصالات کامل قطعات بایستی لبه‌های قطعه مدنظر به صورت کامل ذوب شود و سپس خنک شود تا اتصالات به صورت دقیق و مناسب انجام شود. در این فرایند برای جلوگیری از اکسیداسیون، باید حوضچه مذاب در تماس با هوا قرار نگیرد.

در فرایند جوشکاری الکترود دستی SMAW، وظیفه روپوش الکترود بر عهده دارد و در فرایند جوشکاری تیگ (جوش آرگون)، این وظیفه به عهده گاز 100٪ آرگون یا ترکیبی از گاز آرگون و هلیم است. این اطلاعات نشان می‌دهند که استفاده از گازهای مختلف در فرایندهای جوشکاری ذوبی برای حفاظت از حوضچه مذاب و ایجاد اتصالات مطلوب بسیار حیاتی است. (دستگاه جوش بدون الکترود چیست)

گازها در فرایند جوشکاری نقش‌های مهمی ایفا می‌کنند؛ از این رو، انتخاب و استفاده از گازهای مناسب در فرایند جوشکاری بسیار حائز اهمیت است تا عملیات جوشکاری به بهترین شکل انجام شود و کیفیت نهایی محصول به حداکثر برسد. مهم‌ترین نقش گازها در جوشکاری عبارت‌اند از:

یکی از اصلی‌ترین نقش‌های گازها در جوشکاری، ایجاد محیط محافظتی برای حوضچه مذاب است. این گازها مانع تماس فلز ذوب شده با هوا و اکسیداسیون آن می‌شوند که باعث کیفیت پایین جوشکاری می‌شود.

برخی از گازها می‌توانند به عنوان منبع گرما یا خنک‌کننده در فرایند جوشکاری عمل کنند و به کنترل دما کمک کنند. این امر می‌تواند به بهبود کیفیت جوش و جلوگیری از تغییرات ناخواسته دما کمک کند.

برخی از گازها می‌توانند به عنوان یک روکش بر روی جوش استفاده شوند تا از تماس با هوا و آلاینده‌ها جلوگیری کنند و جوش را حفظ کنند.

برخی از گازها می‌توانند در کاهش تنش‌های مواد جوشکاری نقش داشته باشند و به تقویت اتصالات کمک کنند.

برخی از گازها می‌توانند فرایند جوشکاری را تسهیل کرده و به جریان صحیح مواد و جلوگیری از اشکالات کمک کنند.

مطالعه مقاله: مقایسه دستگاه جوش لیزری و دستگاه جوش CO2

انواع گاز جوشکاری: گازهای خنثی

گازها در فرایند جوشکاری بر اساس نقش و عملکرد آن‌ها در فرایند جوشکاری به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه به بررسی دسته‌ بندی متداول گازها در جوشکاری می‌پردازیم:

گازهای خنثی گازها به دلیل داشتن لایه الکترونی کامل در مدار خارجی، از نظر شیمیایی غیرفعال یا خنثی بوده و بر فرایندهای متالورژیکی حوضچه جوش تاثیری ندارند. این گازها،عناصر فلز مذاب را نمی‌سوزانند، گرما ایجاد نمی‌کنند و باعث تغییر ترکیب شیمیایی فلز جوش نخواهند شد و هیچ عنصر نامطلوبی را در جوشکاری ایجاد نمی‌کنند. از مهم‌ترین گازهای خنثی در جوشکاری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

گاز هلیم

هلیم، گازی خنثی است که توسط فشرده‌سازی هوا و تفکیک عناصر تشکیل‌ دهنده تهیه می‌شود. این گازغیرقابل احتراق و بدون بو است و به علت سنگین‌تر بودن نسبت به هوا، خروج آن از کپسول نیاز به فشار بالاتری دارد. هلیم برای جوشکاری آلومینیوم، آلیاژهای آن، منیزیم و مس استفاده می‌شود و غالبا شدت جریان هلیم دو تا سه برابر آرگون است. این گاز به خصوص برای جوشکاری قطعات ضخیم و فلزاتی که از انتقال حرارت بالاتری برخوردارند، توصیه می‌شود. 

گاز هلیم به عنوان گاز مناسب برای افزایش نفوذ عمق و گرمای ورودی در جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد و زمانی که با آرگون ترکیب شود می‌تواند عملکرد خوبی را از خود نشان دهد.

در هنگام استفاده از هلیم، مقدار پاشش و جرقه جوش بسیار بیشتر از گاز آرگون است؛ زیرا حوضچه مذابی داغ، فعال و جوشان تولید می‌کند. به دلیل خصوصیت هدایت حرارتی بالای هلیم، عرض گرده جوش پهن‌تر و عمق آن بیشتر از آرگون است. با این حال، به دلیل هزینه بالای هلیم، معمولا از مخلوط هلیم و آرگون برای جوشکاری استفاده می‌شود و کاربرد آن نسبت به آرگون محدودتر است.

بیشتر بخوانید: روش های جوشکاری لیزری

گاز آرگون

گاز آرگون یک گاز غیر قابل احتراق و بدون بو است که هیچگونه واکنش شیمیایی با اتمسفر و مواد موجود در حوضچه جوش ندارد. این گاز به عنوان یک گاز غیرفعال شناخته می‌شود و به دلیل سنگین‌تر بودن نسبت به هوا، نیاز کمتری به فشار دارد و می‌توان آن را از هوای اتمسفر نیز به دست آورد. گاز آرگون، به عنوان یک گاز محافظ، قابلیت کاهش واکنش حوضچه مذاب را دارد و برای بدست آوردن شدت جریان و طول قوس مناسب، نیاز به ولتاژ کمتری دارد.

گاز آرگون برای جوشکاری TIG و MIG و همچنین برای جوشکاری فولاد ضد زنگ و آلومینیوم استفاده می‌شود. این گاز همچنین قدرت پاک‌کنندگی و شکنندگی قوس را در مواجهه با اکسیدها در جوشکاری با جریان متناوب AC و جوشکاری آلومینیوم و منیزیم افزایش می‌دهد. هزینه تهیه آرگون نسبت به هلیم ارزان‌تر است و شروع قوس با آرگون نسبت به هلیم بسیار آسان‌تر است.  

به دلیل ویژگی‌های فوق، آرگون به عنوان یک گزینه مناسب برای جوشکاری ورق‌های نازک شناخته می‌شود. این گاز به دلیل سنگین‌تر بودن نسبت به هلیم، برای جوشکاری در حالت‌های تخت و افقی، به خصوص در جوش‌های گوشه، بسیار مناسب است. همچنین، استفاده از آرگون به عنوان گاز محافظ نسبت به سایر گازهای محافظ تفاوت‌های مهمی دارد. این گاز نیاز کمتری به ولتاژ برای برقراری قوس دارد و حوضچه جوش در مجاورت آن از حرارت کمتری برخوردار است.

بیشتر بدانید: عیوب جوشکاری

انواع گاز جوشکاری: گازهای فعال

گازهای فعال مانند اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و دی اکسید کربن، بر خلاف گازهای خنثی مانند آرگون و هلیم و … به صورت شیمیایی فعال‌تر و واکنش‌پذیرتر عمل می‌کنند. این گازها با حوضچه جوش واکنش داده و نقش احیای یا اکسیدی خود را اجرا می‌کنند. از جمله ویژگی‌های گازهای فعال این است که می‌توانند به صورت شیمیایی با جوش و مواد جوشکاری واکنش نشان دهند و نقش مهمی در فرایند جوشکاری ایفا می‌کند. در ادامه به معرفی گازهای فعال و واکنش پذیر در جوشکاری می‌پردازیم:

گاز اکسیژن

گاز اکسیژن، تقریبا فعال‌ترین گاز شناخته شده و توانایی ترکیب شدن با تمام عناصر به جز گازهای کمیاب و خنثی را داشته و موجب تسهیل عمل احتراق می‌شود. افزودن مقدار کمی از اکسیژن به مخلوط گازهای خنثی، منجر به بهبود پایداری قوس و افزایش سیالیت حوضچه مذاب جوش به دلیل کاهش کشش سطحی می‌شود؛ این اتفاق در نهایت منجر به کاهش پاشش و افزایش روند و سرعت جوشکاری می‌شود. 

گاز هیدروژن

سبک‌ترین عنصر شناخته شده است که از ترکیب یک الکترون و یک پروتون تشکیل شده است. گاز هیدروژن قابل اشتعال است و ترکیباتی از آن با هوا یا اکسیژن مخلوط‌ شده و می‌تواند مخلوط‌ها قابل انفجاری تولید کند.

افزودن هیدروژن به گازهای خنثی، میزان حرارت ورودی به فلز پایه را افزایش می‌دهد و این مخلوط در برش‌کاری و موارد دیگر استفاده می‌شود. برخی مواد حساس به آلودگی‌های ناشی از هیدروژن و ایجاد ترک‌های سرد یا ترک‌های هیدروژنی هستند. کاربرد گاز هیدروژن، به موارد خاص مانند جوشکاری فولادهای زنگ‌نزن و برش‌کاری با قوس پلاسما محدود است. مطالعه مقاله: جوشکاری پلاسما چیست

چنانچه گاز آرگون با گاز هیدروژن مخلوط شود، سرعت و مقدار نفوذ عمق جوشکاری به شدت بیشتر می‌شود؛ علاوه بر آرگون در صورت استفاده صحیح از می‌توان از کربن نیز برای افزایش عمق و نفوذ جوشکاری استفاده کرد.

بیشتر بدانید: دستگاه جوش تفنگی چیست

گاز نیتروژن

گاز نیتروژن به عنوان یک گاز خنثی استفاده می‌شود؛ اما در دماهای بالا و با برخی از فلزات واکنش نشان می‌دهد. این گاز ارزان قیمت و اقتصادی، در جوشکاری مس و آلیاژهای آن با افزایش ولتاژ جوشکاری حرارت ورودی را افزایش می‌دهد و قوس و حوضچه جوش پایداری ایجاد می‌کند.

افزایش درصد خلوص نیتروژن باعث افزایش ولتاژ و آمپر و در نتیجه داغ‌تر شدن قوس می‌شود. این باعث افزایش بازدهی حرارت منتقل شده به قطعه کار می‌شود اما نیاز به تجهیزات جوشکاری مقاوم‌تری نیز دارد.

از مهم‌ترین ویژگی‌های گاز نیتروژن می‌توان به خواص شیمیایی منحصر به فرد، پایداری قوس و افزایش نفوذ جوش اشاره کرد.

گاز کربن دی اکسید

از جمله مهم‌ترین گازهای فعال، گاز کربن دی اکسید است؛ این گاز می‌تواند به تنهایی به عنوان گاز محافظ استفاده شود. استفاده از گاز CO باعث انتقال بیشتر حرارت به فلز پایه می‌شود و مزایایی مانند سرعت جوشکاری بالا، نفوذ فوق‌العاده، حوضچه داغ و بزرگ مذاب و هزینه کمتر نسبت به آرگون دارد. با این حال، برخی ایرادات مانند ایجاد قوس الکتریکی نامنظم و جرقه‌های زیاد ممکن است در جوشکاری با گاز CO ظاهر شوند. مخلوط 75% گاز CO و 25% گاز آرگون بهترین ترکیب برای جوشکاری فولادهای ساده کربنی است.

این گاز معمولا به عنوان گاز رایج جوشکاری میگ MIG بوده و نسبت به گاز آرگون هزینه کمتری را ایجاد می‌کند. برای افزایش کیفیت جوشکاری و کاهش پاشش، بهتر است تا گاز کربن دی اکسید با ترکیب گاز آرگون استفاده شود. (عوامل تاثرگذار بر کیفیت جوشکاری لیزری)

گاز استیلن

گازی کاربردی و بسیار ارزان که قابلیت احتراقی بالا دارد. این گاز در صورتی که با اکسیژن به عنوان منبع سوختی ترکیب شود، برای جوشکاری استفاده می‌شود. گاز استیلن قادر است تا شعله داغ ایجاد کند، فلزات جوش یا برش دهد و در جوشکاری کاربید یا اکسی استیلن استفاده شود.

بیشتر بدانید: دستگاه جوش لیزری چیست

گاز پروپیلن

پروپیلن نیز یک گاز قابل اشتعال است که با اکسیژن مخلوط شده و در حرارت بالاتر از پروپان و اکسیژن سوزاننده است. در جوشکاری، پروپیلن برای جوشکاری ذوبی غیر ساختاری، لحیم‌کاری و گرمایش مناسب است و برای این کاربردها استفاده می‌شود. 

گاز پروپان

این گاز یک منبع سوخت است که بیشتر برای عملیات لحیم‌کاری استفاده می‌شود و یک گاز قابل اشتعال و قابل احتراق محسوب می‌شود. در جوشکاری به صورت مستقیم استفاده نمی‌شود، اما پس از اتمام فرایند جوشکاری، برای لحیم‌کاری و انجام عملیات پایانی استفاده می‌شود. پروپان به عنوان یک منبع سوخت برای این عملیات مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

گازهای محافظ

در جوشکاری، استفاده از گازهای محافظ برای محافظت از جوش در برابر آلاینده‌ها حائز اهمیت است. این گازها به عنوان سپری از جنس گاز عمل می‌کنند و از فرایند جوشکاری بر روی فلزات محافظت می‌کنند.

گاز‌های پالایشی 

در جوشکاری، گازهای پالایشی به محافظت قسمت زیرین جوشکاری از آلاینده‌های ناخواسته می‌پردازند. این گازها به طور جداگانه از فرایند جوش، آلاینده‌ها را از محل اتصال جوش دور می‌کنند و در جوشکاری‌های جدید از آنها استفاده می‌شود. بعد از تثبیت اولین نقطه جوش، نیاز به این گازها از بین می‌رود.

استفاده از گازهای پالایشی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ انجام می‌شود. پس از پوشش مناسب پایه مفصل، گاز پالایش کننده به تمامی بخش‌های فولاد دمیده می‌شود تا آلاینده‌ها از جوش پاک شوند. این گاز ممکن است مشابه یا متفاوت از گازهای محافظ باشد.

 گازهای پوششی

گازهای پوششی که یکی دیگر از انواع گازهای جوشکاری است، بعد از تکمیل و سرد شدن جوش، از فلزات جوشکاری شده محافظت می‌کنند. این گازها وظیفه پاکسازی ناحیه اطراف جوش و جلوگیری از واکنش‌های ناخواسته و آسیب زایی از سوی گازهای ناخواسته را بر عهده دارند و به مخزن یا فضایی که جوش در حال سرد شدن است، اضافه می‌شوند. 

 گاز‌های گرمایشی

گازهای گرمایشی نیز، وظیفه انتقال گرمای لازم به فلزات قبل از جوشکاری را بر عهده دارند تا از ترک خوردگی جوش جلوگیری شود.

برای مطالعه مقاله چک لیست دستگاه‌ جوش لیزر روی لینک کلیک کنید.

نقش گاز جوشکاری چیست؟

گازها برای جوشکاری به دلایل مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به واکنش‌های متفاوتی که گازها در شرایط مختلف از خود نشان می‌دهند، انتخاب نوع و میزان مناسب گازها برای فرایند جوش لیزر نیاز به احتیاط دارد. در عمل جوشکاری، از گازها به دلایل زیر استفاده می‌شود: 

• حفاظت قوس الکتریکی از ناخالصی‌هایی مانند هوا، گرد و غبار و گازهای دیگر
• ایجاد نتیجه تمیز، براق و پایدار در جوش
• انتقال حرارت به فلز
• محافظت از فلز در برابر اکسیداسیون و آلاینده‌ها
• حفاظت از سلامت و ایمنی جوشکاران

مطالعه جوشکاری پالسی چیست را مطالعه کنید.

انواع ترکیب گاز جوشکاری

ترکیب‌های گازی در جوشکاری نقش اساسی در بهبود کیفیت و کارایی جوش‌های تولید شده ایفا می‌کنند و باید با دقت و توجه به نیازهای خاص هر فرایند انتخاب شوند.

مطالعه مقاله: مقایسه جوش لیزری و جوش آرگون

ترکیب گاز آرگون و گاز کربن دی‌اکسید

یکی از ترکیب‌های کاربردی، ترکیب گاز آرگون و کربن دی اکسید است که به عنوان گاز محافظ در جوشکاری استفاده می‌شود و باعث ایجاد جوش صاف و کمترین جرقه می‌شود. برای فولاد نازک، نسبت معمول از آرگون به دی‌اکسید کربن 80% تا 95% به 20% تا 5% است.  

ترکیب گاز آرگون و گاز اکسیژن

ترکیب گاز آرگون و اکسیژن در جوشکاری، با استفاده از حداقل مقدار اکسیژن، از بین بردن عوارض منفی و افزایش سرعت قطرات جوشکاری موثر است.  

ترکیب گاز نیتروژن و گاز هیدروژن

ترکیب گاز نیتروژن و هیدروژن برای محافظت از فولادهای ضد زنگ استفاده می‌شود و باعث افزایش نفوذ و بهبود خواص مکانیکی فولاد می‌شود.

مطالعه مقاله: جوشکاری ورق نازک

کاربردهای گاز جوشکاری

گازهای محافظ در جوشکاری برای محافظت از فرایند جوش و بهبود کیفیت جوش استفاده می‌شوند. تاثیر قطر و کیفیت پرتو لیزر بر عمق جوشکاری

برخی از کاربردهای گازهای محافظ در جوشکاری عبارت‌اند از:

• حفاظت از حوضچه جوش در برابر آلاینده‌های هوایی مانند اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن که می‌توانند به عیوب و ناهمواری‌های جوش منجر شوند.
• افزایش سیالیت و جریان شوندگی در منطقه جوشکاری که بهبود در انتقال حرارت و ذوب فلز را فراهم می‌کند.
• ایجاد محیطی مناسب برای انجام عملیات جوشکاری با کیفیت و دقیق، مثل جوشکاری TIG و MIG.
• کنترل پاشش و تخلخل در جوشکاری و جلوگیری از ایجاد عیوب سطحی در جوش.
• بهبود خواص مکانیکی و متالورژیکی جوش به وسیله ایجاد محیط حفاظتی مناسب.

بیشتر بخوانید: جوشکاری قوس الکتریکی چیست

معرفی بهترین دستگاه‌های جوشکاری

دستگاه جوش لیزری فایبر

دستگاه جوش لیزری فایبر برای جوشکاری متریال‌های فلزی مانند آهن، استیل، آلومینیوم، برنج، نیکل، تیتانیوم، کروم و سایر فلزات یا آلیاژها استفاده می‌شود. این دستگاه لیزر در صنایع مختلف کاربرد دارد و با استفاده از اجزای فلزی مختلف، تکنولوژی جوشکاری و لیزر فایبر ساخته شده است. دستگاه جوش لیزری قابلیت جوشکاری، تمیزکنندگی و برش فلزات مختلف را داراست.

سورس فایبر دستگاه جوشکاری لیزری MAX پرتویی با جوش پرشتاب، با کیفیت، عمیق و سرعت بالا تولید می‌کند که در یک نقطه برای عملیات جوشکاری متمرکز می‌شود. این دستگاه قادر به جوشکاری متریال‌های مختلفی از جمله آهن، استیل، آلومینیوم، برنج، چدن، نیکل، تیتانیوم، کروم و سایر فلزات یا آلیاژها است.

با استفاده از دستگاه جوش لیزری فایبر، می‌توانید انواع مختلفی از جوش لیزری از جمله جوش خطی، جوش موازی، جوش مثلثی، جوش نقطه‌ای، جوش دورانی و جوش بخیه را انجام دهید. این دستگاه در صنایع مختلف از جمله ساخت تجهیزات پزشکی، تجهیزات ارتباطی و IT، هوافضا، هدایای صنایع‌دستی، ساخت تجهیزات، تولید لوازم‌خانگی، ابزار آلات، چرخ‌دنده‌ها، کشتی‌سازی و صنایع دیگر استفاده می‌شود.

بیشتر بدانید: پردرآمدترین شغل‌ های جوشکاری

جمع بندی موضوع گاز جوشکاری

جوشکاری یکی از فرایندهای مهم در صنایع مختلف است که جهت اتصال قطعات فلزی به یکدیگر به کار می‌رود. یکی از اصلی‌ترین عوامل در این فرایند، استفاده از گازها به عنوان یک عامل کلیدی است که به بهبود کیفیت جوش، حفاظت از ناحیه جوش و ایجاد شرایط مناسب برای جوشکاری کمک می‌کند.

گازها در جوشکاری نقش مهمی در ایجاد شرایط مناسب برای جوشکاری، حفاظت از جوش و بهبود کیفیت و دوام جوش دارند. با آشنایی بیشتر با نقش گازهای مختلف در جوشکاری، امکان انتخاب و استفاده از گاز مناسب برای هر نوع فرایند جوشکاری و مواد جوشکاری افزایش می‌یابد. 

بیشتر بخوانید: آشنایی با اصطلاحات جوشکاری

در این مطلب از شرکت روتک، به بررسی موضوع انواع گاز جوشکاری پرداختیم.

شما می‌توانید با دریافت مشاوره از کارشناسان مجرب ما، مناسب‌ترین دستگاه‌های جوشکاری را تهیه کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید و آشنایی با دستگاه‌های جوشکاری به سایت روتک سر بزنید یا با ما تماس حاصل کنید.