स्टेनलेस स्टीलच्या वेल्डिंगमध्ये, त्याची धातुशास्त्रीय रचना आणि संबंधित भौतिक व यांत्रिक गुणधर्म टिकवून ठेवण्यासाठी शिल्डिंग गॅसची निवड करणे आवश्यक असते. स्टेनलेस स्टीलसाठी सामान्य शिल्डिंग गॅस घटकांमध्ये आर्गॉन, हेलियम, ऑक्सिजन, कार्बन डायऑक्साइड, नायट्रोजन आणि हायड्रोजन यांचा समावेश होतो (आकृती १ पहा). हे वायू वेगवेगळ्या वितरण पद्धती, वायरचे प्रकार, मूळ मिश्रधातू, अपेक्षित बीड प्रोफाइल आणि प्रवासाचा वेग यांच्या गरजेनुसार वेगवेगळ्या प्रमाणात एकत्र केले जातात.
स्टेनलेस स्टीलची कमी औष्णिक वाहकता आणि शॉर्ट-सर्किट ट्रान्सफर गॅस मेटल आर्क वेल्डिंगचे (GMAW) तुलनेने "थंड" स्वरूप यामुळे, या प्रक्रियेसाठी "ट्राय-मिक्स" वायूची आवश्यकता असते, ज्यामध्ये ८५% ते ९०% हेलियम (He), १०% पर्यंत आर्गॉन (Ar) आणि २% ते ५% कार्बन डायऑक्साइड (CO2) यांचा समावेश असतो. एका सामान्य ट्रायब्लेंड मिश्रणात ९०% He, ७-१/२% Ar, आणि २-१/२% CO2 असते. हेलियमची उच्च आयनीकरण क्षमता शॉर्ट सर्किटनंतर आर्किंगला प्रोत्साहन देते; त्याच्या उच्च औष्णिक वाहकतेसह, He च्या वापरामुळे वितळलेल्या पूलची तरलता वाढते. ट्रायमिक्समधील Ar घटक वेल्ड पडलचे सामान्य शिल्डिंग प्रदान करतो, तर CO2 आर्क स्थिर करण्यासाठी एक प्रतिक्रियाशील घटक म्हणून कार्य करतो (वेगवेगळे शिल्डिंग वायू वेल्ड बीड प्रोफाइलवर कसा परिणाम करतात यासाठी आकृती २ पहा).
काही त्रिमिश्रणांमध्ये ऑक्सिजनचा वापर स्थिरीकरण म्हणून केला जातो, तर इतरांमध्ये तोच परिणाम साधण्यासाठी He/CO2/N2 मिश्रणाचा वापर केला जातो. काही गॅस वितरकांकडे त्यांची स्वतःची गॅस मिश्रणे असतात, जी अपेक्षित फायदे देतात. डीलर्स इतर ट्रान्समिशन पद्धतींसाठीही याच परिणामासह या मिश्रणांची शिफारस करतात.
उत्पादकांची सर्वात मोठी चूक म्हणजे, माइल्ड स्टीलसाठी वापरलेलेच वायू मिश्रण (७५ Ar/२५ CO2) GMAW स्टेनलेस स्टीलसाठी वापरण्याचा प्रयत्न करणे. सहसा त्यांना अतिरिक्त सिलेंडर सांभाळायचा नसतो. या मिश्रणात कार्बनचे प्रमाण खूप जास्त असते. खरे तर, सॉलिड वायरसाठी वापरल्या जाणाऱ्या कोणत्याही शिल्डिंग गॅसमध्ये जास्तीत जास्त ५% कार्बन डायऑक्साइड असावा. यापेक्षा जास्त प्रमाणात वापर केल्यास तयार होणाऱ्या धातूशास्त्राला (मेटलर्जीला) एल-ग्रेड मिश्रधातू मानले जात नाही (एल-ग्रेडमध्ये कार्बनचे प्रमाण ०.०३% पेक्षा कमी असते). शिल्डिंग गॅसमधील अतिरिक्त कार्बनमुळे क्रोमियम कार्बाइड तयार होऊ शकतात, ज्यामुळे गंजरोधकता आणि यांत्रिक गुणधर्म कमी होतात. वेल्डच्या पृष्ठभागावर काजळी देखील दिसू शकते.
एक महत्त्वाची नोंद: ३०० सिरीजच्या बेस अलॉय (३०८, ३०९, ३१६, ३४७) साठी शॉर्टिंग GMAW करिता धातू निवडताना, उत्पादकांनी LSi ग्रेडची निवड करावी. LSi फिलर्समध्ये कार्बनचे प्रमाण कमी (०.०२%) असते आणि म्हणूनच, जेव्हा इंटरग्रॅन्युलर क्षरणाचा धोका असतो, तेव्हा त्यांची विशेष शिफारस केली जाते. सिलिकॉनचे जास्त प्रमाण वेल्डचे गुणधर्म, जसे की वेटिंग, सुधारते, ज्यामुळे वेल्डचा क्राउन सपाट होण्यास आणि टो येथे फ्यूजनला चालना मिळण्यास मदत होते.
शॉर्ट-सर्किट ट्रान्सफर प्रक्रिया वापरताना उत्पादकांनी सावधगिरी बाळगावी. आर्क विझल्यामुळे अपूर्ण फ्यूजन होऊ शकते, ज्यामुळे ही प्रक्रिया महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगांसाठी निकृष्ट ठरते. जास्त प्रमाणात उत्पादन होत असलेल्या परिस्थितीत, जर मटेरियल उष्णता सहन करू शकत असेल (पल्स स्प्रे मोड वापरून वेल्ड करता येणारी सर्वात पातळ मटेरियल अंदाजे ≥ १/१६ इंच आहे), तर पल्स स्प्रे ट्रान्सफर हा एक चांगला पर्याय असेल. जिथे मटेरियलची जाडी आणि वेल्डचे ठिकाण अनुकूल असेल, तिथे स्प्रे ट्रान्सफर GMAW ला प्राधान्य दिले जाते, कारण त्यामुळे अधिक सुसंगत फ्यूजन मिळते.
या उच्च उष्णता हस्तांतरण पद्धतींना हीलियम (He) शिल्डिंग गॅसची आवश्यकता नसते. ३०० सिरीजच्या मिश्रधातूंच्या स्प्रे ट्रान्सफर वेल्डिंगसाठी, ९८% आर्गॉन (Ar) आणि २% CO2 किंवा O2 सारखे क्रियाशील घटक हा एक सामान्य पर्याय आहे. काही वायू मिश्रणांमध्ये N2 चे अल्प प्रमाण देखील असू शकते. N2 मध्ये उच्च आयनीकरण क्षमता आणि औष्णिक वाहकता असते, ज्यामुळे वेटिंगला (wetting) चालना मिळते आणि जलद प्रवास किंवा सुधारित पारगम्यता शक्य होते; तसेच ते विकृती कमी करते.
पल्स्ड स्प्रे ट्रान्सफर GMAW साठी, १००% Ar हा एक स्वीकारार्ह पर्याय असू शकतो. कारण पल्स्ड करंट आर्कला स्थिर करतो, त्यामुळे गॅसमध्ये नेहमीच सक्रिय घटकांची आवश्यकता नसते.
फेरिटिक स्टेनलेस स्टील आणि ड्युप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलसाठी (फेराइट आणि ऑस्टेनाइटचे ५०/५० प्रमाण) वितळलेल्या धातूचा प्रवाह मंद असतो. या मिश्रधातूंसाठी, ~७०% Ar/~३०% He/२% CO2 सारखे वायू मिश्रण चांगले वेटिंग (wetting) साधण्यास आणि प्रवासाचा वेग वाढवण्यास मदत करते (आकृती ३ पहा). निकेल मिश्रधातू वेल्ड करण्यासाठी अशाच प्रकारची मिश्रणे वापरली जाऊ शकतात, परंतु त्यामुळे वेल्डच्या पृष्ठभागावर निकेल ऑक्साईड तयार होतात (उदा., ऑक्साईडचे प्रमाण वाढवण्यासाठी २% CO2 किंवा O2 टाकणे पुरेसे आहे, म्हणून उत्पादकांनी ते टाळावे किंवा त्यावर बराच वेळ घालवण्याची तयारी ठेवावी). हे ऑक्साईड इतके कठीण असतात की वायर ब्रशने ते सहसा निघत नाहीत, त्यामुळे ते अपघर्षक (abrasive) असतात.
उत्पादक आउट-ऑफ-सिटू वेल्डिंगसाठी फ्लक्स-कोर्ड स्टेनलेस स्टील वायर वापरतात, कारण या वायरमधील स्लॅग प्रणाली वेल्ड पूल घट्ट होत असताना त्याला आधार देण्यासाठी एक 'शेल्फ' प्रदान करते. फ्लक्सची रचना CO2 चे परिणाम कमी करत असल्यामुळे, फ्लक्स-कोर्ड स्टेनलेस स्टील वायर 75% Ar/25% CO2 आणि/किंवा 100% CO2 वायू मिश्रणांसोबत वापरण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे. फ्लक्स-कोर्ड वायरची किंमत प्रति पाउंड जास्त असली तरी, हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की सर्व-स्थिती वेल्डिंगचा जास्त वेग आणि डिपॉझिशन दर एकूण वेल्डिंग खर्च कमी करू शकतात. याव्यतिरिक्त, फ्लक्स-कोर्ड वायर पारंपरिक स्थिर व्होल्टेज डीसी आउटपुट वापरते, ज्यामुळे मूलभूत वेल्डिंग प्रणाली पल्स्ड GMAW प्रणालींपेक्षा कमी खर्चिक आणि कमी गुंतागुंतीची बनते.
300 आणि 400 सिरीजच्या मिश्रधातूंसाठी, गॅस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (GTAW) करिता 100% Ar हा मानक पर्याय आहे. काही निकेल मिश्रधातूंच्या GTAW दरम्यान, विशेषतः यांत्रिकी प्रक्रियांमध्ये, प्रवासाचा वेग वाढवण्यासाठी कमी प्रमाणात हायड्रोजन (5% पर्यंत) टाकला जाऊ शकतो (लक्षात घ्या की कार्बन स्टीलच्या विपरीत, निकेल मिश्रधातू हायड्रोजन क्रॅकिंगसाठी प्रवण नसतात).
सुपरडुप्लेक्स आणि सुपरडुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलच्या वेल्डिंगसाठी, अनुक्रमे ९८% Ar/२% N2 आणि ९८% Ar/३% N2 हे चांगले पर्याय आहेत. ओलेपणा सुमारे ३०% ने सुधारण्यासाठी हेलियम देखील मिसळता येतो. सुपरडुप्लेक्स किंवा सुपरडुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचे वेल्डिंग करताना, सुमारे ५०% फेराइट आणि ५०% ऑस्टेनाइटची संतुलित सूक्ष्मरचना असलेला जोड तयार करणे हे उद्दिष्ट असते. सूक्ष्मरचनेची निर्मिती थंड होण्याच्या दरावर अवलंबून असल्यामुळे आणि TIG वेल्ड पूल लवकर थंड होत असल्यामुळे, १००% Ar वापरल्यास अतिरिक्त फेराइट शिल्लक राहतो. जेव्हा N2 असलेले वायू मिश्रण वापरले जाते, तेव्हा N2 वितळलेल्या पूलमध्ये मिसळतो आणि ऑस्टेनाइटच्या निर्मितीस प्रोत्साहन देतो.
जास्तीत जास्त गंज-प्रतिरोधक क्षमता असलेला अंतिम वेल्ड तयार करण्यासाठी स्टेनलेस स्टीलला जोडाच्या दोन्ही बाजूंना संरक्षित करणे आवश्यक असते. मागच्या बाजूचे संरक्षण करण्यात अयशस्वी झाल्यास "सॅकॅरिफिकेशन" किंवा मोठ्या प्रमाणावर ऑक्सिडेशन होऊ शकते, ज्यामुळे सोल्डर निकामी होऊ शकतो.
सातत्याने उत्कृष्ट फिट किंवा फिटिंगच्या मागील बाजूस घट्ट पकड असलेल्या घट्ट बट फिटिंग्जला सपोर्ट गॅसची आवश्यकता भासू शकत नाही. येथे, ऑक्साईड जमा झाल्यामुळे उष्णतेने प्रभावित झालेल्या भागाचा जास्त रंग बदलणे टाळणे हा मुख्य मुद्दा आहे, जे नंतर यांत्रिक पद्धतीने काढून टाकणे आवश्यक असते. तांत्रिकदृष्ट्या, जर मागील बाजूचे तापमान ५०० अंश फॅरेनहाइटपेक्षा जास्त असेल, तर शिल्डिंग गॅसची आवश्यकता असते. तथापि, ३०० अंश फॅरेनहाइट ही मर्यादा म्हणून वापरणे हा अधिक सुरक्षित दृष्टिकोन आहे. आदर्शपणे, बॅकिंगमध्ये ३० PPM O2 पेक्षा कमी प्रमाण असावे. याला अपवाद तेव्हा असतो जेव्हा पूर्ण पेनिट्रेशन वेल्ड मिळवण्यासाठी वेल्डच्या मागील बाजूस गौजिंग, ग्राइंडिंग आणि वेल्डिंग केले जाणार असेल.
पसंतीचे दोन आधारभूत वायू म्हणजे N2 (सर्वात स्वस्त) आणि Ar (अधिक महाग). लहान रचनांसाठी किंवा जेव्हा Ar चे स्रोत सहज उपलब्ध असतात, तेव्हा हा वायू वापरणे अधिक सोयीचे असू शकते आणि N2 ची बचत करणे फायद्याचे ठरत नाही. ऑक्सिडेशन कमी करण्यासाठी ५% पर्यंत हायड्रोजन मिसळता येतो. विविध व्यावसायिक पर्याय उपलब्ध आहेत, परंतु घरगुती आधार आणि शुद्धीकरण बंधारे सामान्यतः वापरले जातात.
१०.५% किंवा त्याहून अधिक क्रोमियमच्या मिश्रणामुळे स्टेनलेस स्टीलला त्याचे गंजरोधक गुणधर्म मिळतात. हे गुणधर्म टिकवून ठेवण्यासाठी, योग्य वेल्डिंग शिल्डिंग गॅस निवडण्याचे आणि जोडाच्या मागील भागाचे संरक्षण करण्याचे चांगले तंत्र आवश्यक असते. स्टेनलेस स्टील महाग असते, आणि ते वापरण्याची काही चांगली कारणे आहेत. शिल्डिंग गॅस किंवा फिलर मेटल्स निवडताना काटकसर करण्याचा काहीच अर्थ नाही. त्यामुळे, स्टेनलेस स्टीलच्या वेल्डिंगसाठी गॅस आणि फिलर मेटल निवडताना, जाणकार गॅस वितरक आणि फिलर मेटल तज्ञासोबत काम करणे नेहमीच शहाणपणाचे ठरते.
खास कॅनेडियन उत्पादकांसाठी लिहिलेल्या आमच्या दोन मासिक न्यूजलेटर्समधून सर्व धातूंसंबंधीच्या ताज्या बातम्या, घडामोडी आणि तंत्रज्ञानाविषयी अद्ययावत माहिती मिळवा!
आता कॅनेडियन मेटलवर्किंगच्या डिजिटल आवृत्तीमध्ये पूर्ण प्रवेश मिळाल्याने, मौल्यवान औद्योगिक संसाधनांपर्यंत सहज पोहोच मिळेल.
आता 'मेड इन कॅनडा अँड वेल्डिंग'च्या डिजिटल आवृत्तीमध्ये पूर्ण प्रवेश मिळाल्याने, मौल्यवान औद्योगिक संसाधनांपर्यंत सहज पोहोच मिळते.