परिरक्षण गैस

परिरक्षण गैसें निष्क्रिय या अर्ध-अक्रिय गैसेंजो आमतौर पर कई वेल्डिंग प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है, सबसे उल्लेखनीयगैस धातु आर्क वेल्डिंगऔरगैस टंग्सटन आर्क वेल्डिंग(GMAW और GTAW, जिन्हें क्रमशः MIG और TIG के नाम से जाना जाता है)। इनका उद्देश्य वेल्ड क्षेत्र को जंग लगने से बचाना है।ऑक्सीजन, औरजल वाष्पवेल्ड की जाने वाली सामग्रियों के आधार पर, ये वायुमंडलीय गैसें वेल्ड की गुणवत्ता को कम कर सकती हैं या वेल्डिंग को और अधिक कठिन बना सकती हैं। अन्य आर्क वेल्डिंग प्रक्रियाएँ वायुमंडल से वेल्ड की सुरक्षा के लिए अन्य तरीकों का भी उपयोग करती हैं -परिरक्षित धातु आर्क वेल्डिंगउदाहरण के लिए, एक का उपयोग करता हैइलेक्ट्रोडएक में कवरफ्लक्सजो उपभोग किये जाने पर कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है, जो एक अर्द्ध-निष्क्रिय गैस है, जो स्टील वेल्डिंग के लिए एक स्वीकार्य परिरक्षण गैस है।

वेल्डिंग गैस का अनुचित चयन छिद्रयुक्त और कमजोर वेल्ड या अत्यधिक छींटे पैदा कर सकता है; बाद वाला, हालांकि वेल्ड को प्रभावित नहीं करता, लेकिन बिखरी हुई बूंदों को हटाने के लिए आवश्यक श्रम के कारण उत्पादकता में कमी लाता है।

परिरक्षण गैसों के महत्वपूर्ण गुण हैं उनकी ऊष्मीय चालकता और ऊष्मा स्थानांतरण गुण, वायु के सापेक्ष उनका घनत्व, और वह आसानी जिसके साथ वे आयनीकरण से गुजरती हैं। वायु से भारी गैसें (जैसे आर्गन) वेल्ड को ढक लेती हैं और वायु से हल्की गैसों (जैसे हीलियम) की तुलना में कम प्रवाह दर की आवश्यकता होती है। आर्क के चारों ओर वेल्ड को गर्म करने के लिए ऊष्मा स्थानांतरण महत्वपूर्ण है। आयनीकरण इस बात को प्रभावित करता है कि आर्क कितनी आसानी से शुरू होता है, और कितने उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। परिरक्षण गैसों का उपयोग शुद्ध रूप में या दो या तीन गैसों के मिश्रण के रूप में किया जा सकता है। लेजर वेल्डिंग में, परिरक्षण गैस की एक अतिरिक्त भूमिका होती है, जो वेल्ड के ऊपर प्लाज्मा के बादल के निर्माण को रोकती है, लेजर ऊर्जा के महत्वपूर्ण हिस्से को अवशोषित करती है। यह CO2 लेज़रों के लिए महत्वपूर्ण है; Nd:YAG लेज़र ऐसे प्लाज्मा बनाने की कम प्रवृत्ति दिखाते हैं। हीलियम अपनी उच्च आयनीकरण क्षमता के कारण यह भूमिका सबसे अच्छी तरह से निभाता है; गैस आयनित होने से पहले उच्च मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित कर सकती है।

हीलियमहवा से हल्का है; बड़े प्रवाह दर की आवश्यकता है। यह एक निष्क्रिय गैस है, पिघली हुई धातुओं के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है।ऊष्मीय चालकताउच्च है। इसे आयनित करना आसान नहीं है, आर्क शुरू करने के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। उच्च आयनीकरण क्षमता के कारण यह उच्च वोल्टेज पर अधिक गर्म आर्क उत्पन्न करता है, व्यापक गहरा बीड प्रदान करता है; यह एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम और तांबे के मिश्र धातुओं के लिए एक लाभ है। अन्य गैसों को अक्सर जोड़ा जाता है। 5-10% आर्गन और 2-5% कार्बन डाइऑक्साइड ("ट्राई-मिक्स") के साथ हीलियम के मिश्रण का उपयोग स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है। एल्यूमीनियम और अन्य अलौह धातुओं के लिए भी उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से मोटे वेल्ड के लिए। आर्गन की तुलना में, हीलियम अधिक ऊर्जा-समृद्ध लेकिन कम स्थिर आर्क प्रदान करता है। हीलियम और कार्बन डाइऑक्साइड विश्व युद्ध 2 की शुरुआत के बाद से इस्तेमाल की जाने वाली पहली परिरक्षण गैसें थीं। हीलियम का उपयोग ढाल गैस के रूप में किया जाता हैलेसर वेल्डिंगके लिएकार्बन डाइऑक्साइड लेज़रहीलियम आर्गन से ज़्यादा महंगा है और इसके लिए ज़्यादा प्रवाह दर की ज़रूरत होती है, इसलिए इसके फ़ायदों के बावजूद यह ज़्यादा मात्रा में उत्पादन के लिए किफ़ायती विकल्प नहीं हो सकता है। स्टील के लिए शुद्ध हीलियम का इस्तेमाल नहीं किया जाता है, क्योंकि इससे अनियमित चाप बनता है और छींटे पड़ते हैं।

ऑक्सीजनअन्य गैसों के साथ मिलाकर छोटी मात्रा में इसका उपयोग किया जाता है; आमतौर पर आर्गन में 2-5% की मात्रा में। यह आर्क स्थिरता को बढ़ाता है और कम करता हैसतही तनावपिघली हुई धातु का, बढ़ता हुआगीलाठोस धातु का। इसका उपयोग हल्के के स्प्रे ट्रांसफर वेल्डिंग के लिए किया जाता हैकार्बन स्टील्स, निम्न मिश्र धातुऔरस्टेनलेस स्टील्सइसकी उपस्थिति से स्लैग की मात्रा बढ़ जाती है। आर्गन-ऑक्सीजन (अर-O2) मिश्रणों को अक्सर आर्गन-कार्बन डाइऑक्साइड वाले से बदला जा रहा है। आर्गन-कार्बन डाइऑक्साइड-ऑक्सीजन मिश्रणों का भी उपयोग किया जाता है। ऑक्सीजन वेल्ड के ऑक्सीकरण का कारण बनता है, इसलिए यह एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, तांबा और कुछ विदेशी धातुओं की वेल्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं है। बढ़ी हुई ऑक्सीजन परिरक्षण गैस इलेक्ट्रोड को ऑक्सीकृत कर देती है, जिससे जमा में छिद्र हो सकता है यदि इलेक्ट्रोड में पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीजन न होडीऑक्सीडाइज़रअत्यधिक ऑक्सीजन, विशेष रूप से जब इसका उपयोग ऐसे अनुप्रयोग में किया जाता है जिसके लिए इसे निर्धारित नहीं किया गया है, तो इससे निम्न समस्याएं हो सकती हैं:भंगुरतागर्मी प्रभावित क्षेत्र में। 1-2% ऑक्सीजन के साथ आर्गन-ऑक्सीजन मिश्रण का उपयोग ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के लिए किया जाता है, जहाँ वेल्ड में कार्बन की आवश्यक कम सामग्री के कारण आर्गन-CO2 का उपयोग नहीं किया जा सकता है; वेल्ड में एक सख्त ऑक्साइड कोटिंग होती है और उसे साफ करने की आवश्यकता हो सकती है।

हाइड्रोजननिकल और कुछ स्टेनलेस स्टील, खास तौर पर मोटे टुकड़ों की वेल्डिंग के लिए इसका इस्तेमाल किया जाता है। यह पिघली हुई धातु की तरलता में सुधार करता है, और सतह की सफाई को बढ़ाता है। हालाँकि यह कारण बन सकता हैहाइड्रोजन भंगुरताकई मिश्र धातुओं और विशेष रूप से कार्बन स्टील में, इसलिए इसका उपयोग आमतौर पर केवल कुछ स्टेनलेस स्टील तक ही सीमित है। इसे आमतौर पर 10% से कम मात्रा में आर्गन में मिलाया जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड के ऑक्सीकरण प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए इसे आर्गन-कार्बन डाइऑक्साइड मिश्रणों में मिलाया जा सकता है। इसके जुड़ने से आर्क संकरा हो जाता है और आर्क तापमान बढ़ जाता है, जिससे वेल्ड पैठ बेहतर होती है। उच्च सांद्रता (25% हाइड्रोजन तक) में, इसका उपयोग तांबे जैसी प्रवाहकीय सामग्रियों की वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, इसका उपयोग स्टील, एल्युमिनियम या मैग्नीशियम पर नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि यह छिद्र और हाइड्रोजन भंगुरता का कारण बन सकता है।

नाइट्रिक ऑक्साइडइसके अतिरिक्त उत्पादन को कम करने का काम करता हैओजोनयह एल्यूमीनियम और उच्च मिश्र धातु वाले स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग करते समय आर्क को स्थिर भी कर सकता है।

अन्य गैसों का उपयोग विशेष अनुप्रयोगों के लिए, शुद्ध या मिश्रित योजक के रूप में किया जा सकता है; जैसेसल्फर हेक्साफ्लोराइडयाडाइक्लोरोडाइफ्लोरोमीथेन.

सल्फर हेक्साफ्लोराइडवेल्ड छिद्रण को कम करने के लिए वेल्ड क्षेत्र में हाइड्रोजन को बांधने के लिए एल्यूमीनियम वेल्डिंग के लिए शील्ड गैस में जोड़ा जा सकता है।

डाइक्लोरोडाइफ्लोरोमीथेनआर्गन के साथ एल्युमीनियम-लिथियम मिश्र धातुओं के पिघलने के लिए सुरक्षात्मक वातावरण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह एल्युमीनियम वेल्ड में हाइड्रोजन की मात्रा को कम करता है, जिससे संबंधित छिद्रण को रोका जा सकता है।