چرا از آرگون برای جوشکاری استفاده می شود؟

چرا از آرگون برای جوشکاری استفاده می شود؟

فرآیند جوشکاری TIG از گرمای تولید شده توسط قوس الکتریکی بین فلزات متصل شده و الکترود ها شکل می گیرد. الکترودهایی که مبتنی بر تنگستن(عنصر فلزى سفید و سخت و سنگین و خاکسترى) که قابل احتراق است و در مشعل جوشکاری، استفاده می کند. منطقه قوس برای محافظت از استخر جوش و الکترود تنگستن در یک محافظ گاز بی اثر یا کاهش دهنده قرار گرفته است. فلز پرکننده به عنوان یک میله به صورت دستی توسط جوشکار وارد استخر جوش می شود. جوشکاری TIG مخصوصاً برای مواد ورق با ضخامت های حدود 8 یا 10 میلی متر مناسب است.

 همگن بودن آرگون در جوشکاری با TIG 

احتمالاً مشهورترین دلیل استفاده از آرگون در جوشکاری TIG ، اثر محافظتی است که سپر گاز آرگون بر روی جوش دارد. آرگون از میان نازل مشعل عبور می کند و بعنوان یک "چتر" گازی را در اطراف گودال جوش مذاب ایجاد می کند. این سپر  تمام هوای اطراف منطقه کانونی را جابجا می کند و از تشکیل اکسیدهایی که هنگام واکنش مواد مختلف با اکسیژن ایجاد می شوند جلوگیری می کند. 
برای جوشکاری TIG ، خطر ایجاد اکسیدهای تنگستن(فلزی از جنس کروم) وجود دارد. جوشکاری TIGسبب افزایش سایش الکترودهای تنگستن (فلزی از جنس کروم)می شود و احتمال آلودگی اکسیدهای تنگستن (فلزی از جنس کروم)در جوش را افزایش می دهد. 
بعضی از مواد در  آلودگی حساسیت بیشتری دارند. هیدروژن ، آب ، هوا یا اکسیژن با فلزات مقاوم در برابر خوردگی ، مانند فولاد ضد زنگ واکنش مهمی نشان می دهند. یکی از اثرات ناشی از این ناخالصی ها در جو جوشکاری می تواند منجر به نقایصی مانند کاهش مقاومت در برابر خوردگی ، ترک ، افزایش شکنندگی ، رسوب کاربید و به طور کلی جوش ظاهری زشت با تغییر رنگ زیاد شود.
هیدروژن ، آب ، هوا ، اکسیژن ، همه این موارد از کجا ناشی می شود؟ و پاسخ آسان "همه جا" خواهد بود. هیدروژن می تواند از منبع گاز محافظ آلوده یا هنگام ورود آب در گردش جوش تولید شود. به عنوان مثال ، از طریق نشت خنک کننده یا یک محیط کار مرطوب. هیدروژن همچنین می تواند در قطعه کار شما وجود داشته باشد. هیدروژن ، نماد شیمیایی H ، در مشاغل تعمیراتی یافت می شود ، به ویژه هنگامی که زمان سرویس دریایی دیده می شود. همچنین ، برخی از فولادهای ضعیف تولید شده می توانند حاوی هیدروژن باشند. اگر نمی توانید به منبع مواد خود اعتماد کنید هنگام جوشکاری احتیاط کنید.
و سومین منبع  هوای است. هوا رطوبت و اکسیژن را به یک منطقه جوش محافظت نشده منتقل می کند و بنابراین باید از آن جلوگیری شود.

آرگون را می توان با گازهای دیگر مخلوط کرد

آرگون نه تنها در درجه خلوص متفاوت (بالاتر ، بهتر) بلکه در مخلوط نیز وجود دارد. در ابتدا ، یک جدول اجمالی درباره رایج ترین ترکیبات و تأثیرات آن بر روی جوشکاری TIG به عنوان یک مقایسه ایی بر روی گازها صورت گرفته است :

نام گاز اشتعال پایداری قوس عرض جوشها درجه نفوذ
سرعت
آرگون
قوی قوی متوسطمتوسط
متوسط
آرگون/هلیم
قوی قوی قوی
قوی قوی
هلیم
ضعیف
ضعیف
قوی
قوی قوی
هلیم25/آرگون75
متوسط
قوی قوی
ضعیف
قوی
هلیم50/آرگون50
ضعیف متوسط قوی قوی قوی
هلیم (او): هلیم مانند آرگون یک گاز اصطلاحاً نجیب است. بنابراین آرگون و هلیوم می توانند در کنار هم باشند و در عملکرد پایه خود یعنی ایجاد یک محیط محافظت کننده گاز بی اثر قابل تعویض باشند. هلیم نفوذ جوش را در مقایسه با آرگون افزایش می دهد ، سرعت جوش را افزایش می دهد و برای جوشکاری فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم استفاده می شود. طول قوس برای کنترل هلیم بیشتر در گاز محافظ سخت تر می شود و پراکندگی را برای کارخانه های فولاد ترغیب می کند.
اکسیژن (O2): همانطور که اشاره شد که اکسیژن را باید از گودال جوش دور نگه داشت تا از ایجاد آلودگی های مضر مانند اکسیدها جلوگیری شود. اما همانند بسیاری از مواد دارویی ، این دوز باعث ایجاد سم می شود. در مورد اکسیژن ، تا 2٪ برای آزاد سازی انرژی شیمیایی اضافی به آرگون اضافه می شود. انرژی اضافی به میزان رسوب کمک می کند ، به این معنی که روند جوشکاری را تسریع می کند. 
از آنجا که جوشکاری TIG یک فرآیند جوشکاری آهسته است ، O2 می تواند راهی برای تغییر شکل خوب باشد. از دیگر اثرات مثبت در روند جوشکاری افزایش پایداری قوس است. کشش سطحی گودال جوش نیز کاهش می یابد ، که منجر به خیس شدن بهتر محل جوش بر روی ماده پایه جامد می شود. به دلیل فرآیند اکسیداسیون که در بالا توضیح داده شد ، آرگون مخلوط شده با اکسیژن برای آلومینیوم ، منیزیم یا مس استفاده نمی شود.
نیتروژن (N): مقدار زیاد نیتروژن باعث تخلخل و شکنندگی می شود و در جوشکاری TIG نامطلوب است. اما مشابه اکسیژن ، مقدار کمی مخلوط شده در گاز آرگون منجر به افزایش نفوذ مواد پایه می شود و همچنین ثبات قوس را در مقایسه با آرگون خالص افزایش می دهد. هنگامی که برای فولاد ضد زنگ استفاده می شود ، خواص مکانیکی می تواند بهبود یابد. به عنوان مثال ، مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و جلوگیری از اتلاف نیتروژن در فلز.

گاز آرگون گازی نجیب

آرگون ، ماده شیمیایی Ar ، به اصطلاح گاز بی اثر است ، به این معنی که با هیچ عنصر دیگری واکنش نشان نمی دهد. نام دیگر گازهای بی اثر گازهای نجیب است. این نام از ترجمه مستقیم آلمانی "Edelgas" گرفته شده است ، که توسط هوگو اردمان در سال 1989 ساخته شد تا نشان دهد سطح بسیار پایین واکنش پذیری است. اصطلاح گاز نجیب امروزه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد تا دو برچسب رایج دیگر یک گاز بی اثر یا یک گاز نادر است. همچنین ، گاز نادر یک اصطلاح گمراه کننده است ، زیرا آرگون سومین گاز متداول در جو زمین است که نزدیک به 1٪ حجم دارد. با مشاهده جدول تناوبی ، آنها را در جدول تناوبی عناصر موجود در لبه سمت راست پیدا خواهید کرد. این بدان معنی است که پوسته ظرفیت آنها پر است و بنابراین عنصر (تقریبا) غیر واکنشی است.

تثبیت قوسها

یک قوس جوشکاری شامل تعداد زیادی الکترون در حال حرکت بین نوک الکترود و ماده پایه است.و این  جهت حرکت به قطب بستگی دارد. در آغاز ، الکترون ها یک پلاسما ایجاد می کنند ،  که اصطکاک الکترونها را هنگام مسافرت کاهش می دهد. این پلاسما توسط ورودی انرژی الکتریکی ایجاد می شود که انرژی گاز را آزاد می کند.

 رنگ های جوشکاری (و زمان تمیز کردن) برای جوشکاری های فولاد ضد زنگ را کاهش می دهد

اثر جوشکاری دیگری که هنگام جوشکاری TIG از رنگ های بازپخت جلوگیری می کند. این تغییر رنگ مواد پایه نشان می دهد که متالورژی فلز تغییر کرده است. چرا این مهم است؟ عناصر مهم پراکنده یا تبخیر شده اند که باعث می شود در هنگام جوشکاری فولادهای ضد زنگ ، ناحیه اطراف اتصال جوش در برابر اشکال مختلف زنگ زدگی محافظت نشود. برای کاهش آن ، پوشاندن قسمت پشتی جوش با آرگون می تواند برای نتایج مطلوب کاملاً سودمند باشد. در زیر یک مرور کلی از روش های تمیز کردن موجود پس از جوشکاری فولاد ضد زنگ است.

روشهای از بین بردن رنگهای اضافی
ویژگیها
برس زدن
حذف آهسته مواد- مقاومت در برابر خوردگی کم
دسته ای از واکنشهای شیمیایی بدون حلال که به روش فیزیکی و ساییدن در هاون انرژی فعالسازی آنها تامین می شود حذف مواد زاید-خطر گرم شدن بیش از حد مواد
انفجار و ترکیدن
حذف موادزاید
زنگ زدایی کاتدیحذف مواد شیمیایی-قوام بسیار خوبی دارد-اکسیداسیون و فرورفتگی از بین برود 
 تمیز کردن الکتروشیمیایی
جلوه های تمیز کنندگی-روند آهسته به همراه دارد
 تشکیل گاز آرگون
تغییر رنگ وجود ندارد یا به ندرت اتفاق می افتد

 ارزان در مقایسه با گزینه های جایگزین

این پاسخ بسته به جایی که در جهان جوشکاری می کنید ، کمی متفاوت است. به عنوان مثال ، گزینه اصلی آرگون ، هلیوم ، به دلیل کمبود منابع طبیعی در آمریکا ارزان تر از اروپا است. هلیوم در اروپا بیشتر از جو استخراج می شود و بنابراین گرانتر است زیرا آرگون فراوان است. بنابراین به طور کلی ، هلیم گرانتر از آرگون است. و هر دو در مقایسه با سایر گازهای نجیب ارزان هستند.