Profesjonalne spawanie wymaga odpowiedniej ochrony spoiny przed szkodliwym wpływem tlenu i azotu z powietrza. Gazy szlachetne, dzięki swoim unikalnym właściwościom, stanowią podstawę nowoczesnych procesów spawalniczych. Poznaj ich zastosowanie oraz dowiedz się, jak wpływają na jakość wykonywanych połączeń.
Rola gazów szlachetnych w procesie spawania
Gazy szlachetne tworzą ochronną atmosferę wokół łuku i jeziorka spawalniczego, zapobiegając utlenianiu i powstawaniu wad strukturalnych. Ich zastosowanie przekłada się na:
- zwiększenie stabilności łuku elektrycznego
- poprawę głębokości wtopienia
- lepszą morfologię spoiny
- redukcję odprysków podczas spawania
- zmniejszenie emisji szkodliwych dymów
- wyższą wydajność procesu spawalniczego
Dlaczego używamy gazów szlachetnych?
Stabilność chemiczna gazów szlachetnych sprawia, że nie wchodzą one w reakcje z materiałami spawanymi ani elektrodą. Zapobiega to tworzeniu się tlenków, azotków i węglików, które mogłyby osłabić połączenie. Każdy gaz szlachetny posiada charakterystyczne właściwości:
| Właściwość | Wpływ na proces spawania |
|---|---|
| Potencjał jonizacji | determinuje stabilność łuku |
| Przewodność cieplna | wpływa na temperaturę w strefie spawania |
| Masa atomowa | określa skuteczność osłony gazowej |
Jak gazy szlachetne chronią spoinę?
Mechanizm ochronny polega na tworzeniu szczelnej bariery wokół obszaru spawania. Gaz wypływający z dyszy otaczającej elektrodę formuje „płaszcz gazowy”, który izoluje rozgrzany metal od szkodliwych czynników atmosferycznych. Skuteczność osłony zależy od:
- natężenia przepływu gazu
- geometrii dyszy spawalniczej
- odległości od spawanego materiału
- pozycji spawania
- rodzaju łączonych materiałów
Rodzaje gazów szlachetnych stosowanych w spawaniu
W przemyśle spawalniczym wykorzystuje się różne gazy szlachetne, dobierane w zależności od techniki spawania i rodzaju łączonych materiałów. Najczęściej stosowane są argon i hel, używane zarówno w czystej postaci, jak i w mieszankach z innymi gazami.
Argon jako najpopularniejszy gaz szlachetny
Argon dominuje w procesach spawalniczych ze względu na niski potencjał jonizacji (15,7 eV) i wysoką masę atomową. Zapewnia stabilny łuk przy niskich napięciach i skuteczną osłonę gazową. Znajduje zastosowanie w:
- spawaniu metodą TIG cienkich materiałów
- łączeniu stali nierdzewnej i aluminium
- mieszankach z CO₂ do spawania MIG/MAG
- spawaniu w pozycjach wymuszonych
- procesach wymagających precyzyjnej kontroli
Zastosowanie helu w spawaniu
Hel wyróżnia się wysoką przewodnością cieplną i potencjałem jonizacji 24,5 eV. Jest szczególnie przydatny przy spawaniu grubych elementów i materiałów o wysokiej przewodności cieplnej. Ze względu na cenę, najczęściej stosuje się go w mieszankach z argonem, szczególnie przy:
- spawaniu grubych elementów aluminiowych
- łączeniu miedzi i jej stopów
- zautomatyzowanym spawaniu TIG i MIG
- procesach wymagających głębokiego wtopienia
- spawaniu z wysoką prędkością
Wybór odpowiedniego gazu szlachetnego
Precyzyjne dobranie gazu szlachetnego do procesu spawania bezpośrednio wpływa na jakość połączenia. Przy wyborze gazu osłonowego należy uwzględnić rodzaj spawanych materiałów, technikę spawania oraz oczekiwane parametry wytrzymałościowe i estetyczne spoiny. Nieprawidłowo dobrany gaz może skutkować wadami w postaci porów, pęknięć lub niedostatecznego wtopienia.
Przed zastosowaniem konkretnego gazu lub mieszanki warto przeprowadzić analizę wymagań technologicznych projektu. Do spawania stali nierdzewnych sprawdza się argon z dodatkiem wodoru lub azotu, zaś dla aluminium – mieszanki argonowo-helowe. Metale o wysokiej przewodności cieplnej, jak miedź czy stopy aluminium, wymagają gazów z większą zawartością helu, co zapewnia wyższą energię łuku.
Czynniki wpływające na wybór gazu
- rodzaj materiału – różne gazy dla stali węglowych, stopowych i materiałów nieżelaznych
- grubość spawanych elementów – cienkie materiały wymagają niższej energii łuku
- technika spawania – TIG preferuje czysty argon, MIG/MAG mieszanki z CO₂
- pozycja spawania – spawanie podolne umożliwia szerszy wybór gazów
- wymagana prędkość spawania
- oczekiwany profil wtopienia
- parametry estetyczne spoiny
Koszty i dostępność gazów szlachetnych
| Gaz | Charakterystyka ekonomiczna |
|---|---|
| Argon | powszechnie dostępny, relatywnie tani, standardowy wybór |
| Hel | 3-4 razy droższy od argonu, ograniczona dostępność |
| Mieszanki gazowe | wyższa cena, lepszy stosunek jakości do wydajności |
Przy analizie kosztów należy uwzględnić nie tylko cenę zakupu gazu, ale również jego zużycie, wpływ na prędkość spawania oraz potencjalne koszty napraw wadliwych spoin. Istotna jest także logistyka dostaw – gazy mogą być dostarczane w pojedynczych butlach, wiązkach lub instalacjach zbiornikowych z ciekłym gazem. Dla firm realizujących projekty w różnych lokalizacjach, dostępność określonych gazów w danym regionie może stanowić dodatkowe kryterium wyboru.
