60 (171)

60 3. MATERIAŁY DODATKOWE DO SPAWANIA

lub (coraz częściej) w mieszankach dwu- lub trójskładnikowych tak skomponowanych, aby optymalnie wykorzystać ich cechy fizyczne i chemiczne.

Jednym z podstawowych wymagań, które stawia się przy doborze gazów osłonowych, jest łatwość ich jonizowania, tak aby zapewnić utrzymanie stabilnego łuku spawalniczego. Gazy osłonowe chemicznie aktywne, np. C0₂, 0₂, N₂, reagują metalurgicznie ze stopionym materiałem spawanym i spoiwem, dzięki czemu uzyskuje się spoiny o określonych właściwościach mechanicznych, plastycznych, odporności na korozję itp. Brak skutecznej osłony ciekłego stopiwa przed dostępem powietrza powoduje porowatość, utlenianie powierzchni i pogorszenie właściwości mechanicznych spoiny.

O skuteczności osłony gazowej, kształcie spoiny i wydajności spawania decyduje wiele właściwości fizycznych i chemicznych gazów (rys. 3.4, tabl. 3.1). Są to:

—    aktywność chemiczna,

—    potencjał jonizacyjny,

—    energia dysocjacj i,

—    gęstość,

—    przewodność cieplna i elektryczna,

—    napięcie powierzchniowe,

—    potencjał utleniający,

—    rozpuszczalność w stopiwie.

Aktywność chemiczna gazów. Gazy stosowane w spawalnictwie do ochrony łuku, ciekłego metalu i strefy nagrzanej do wysokiej temperatury, do cięcia i procesów pokrewnych mogą być chemicznie całkowicie obojętne (Ar, He), aktywne w wysokiej temperaturze (N₂) i aktywne w szerokim zakresie temperatury (0₂, C0₂, H₂). Pod względem charakteru aktywności chemicznej tlen i dwutlenek węgla wykazują działanie utleniające, a wodór redukujące. Niektóre gazy mogą rozpuszczać się w metalach ciekłych (0₂, H₂, N₂), tworzyć związki z metalami lub innymi gazami (0₂, H₂, N₂), utleniać (wypalać) pewne pierwiastki (02, C0₂), podwyższać zawartość węgla (C0₂), powodować porowatość (0₂, H₂, N₂).

Gęstość gazu. Gęstość gazu wpływa na skuteczność osłony. Gazy cięższe od powietrza, takie jak Ar lub C0₂, wymagają mniejszego natężenia przepływu niż gazy lżejsze, np. hel, którego wydatek powinien być 3-krotnie większy niż argonu.

Przewodność cieplna gazów. Przewodność cieplna atmosfery ochronnej wpływa na rozchodzenie się ciepła w łuku, a więc na rozmiar rdzenia (najgorętszej części) łuku i rozkład w nim temperatury. Decyduje też o przekazywanej energii z łuku do jeziorka metalu i o stratach ciepła w łuku oraz o kształcie spoiny.

Ponieważ argon ma niski współczynnik przewodzenia ciepła, zatem łuk w jego osłonie cechuje się dużą koncentracją (rys. 3.3a), gęstością mocy, wysoką temperaturą i powoduje wąskie, głębokie wtopienie. Gaz o większej przewodności cieplnej, taki jak hel, odprowadza ciepło na zewnątrz łuku, co powoduje, że słup łuku jest szerszy (rys. 3.3b), a temperatura w jego partiach zewnętrznych jest wyższa; łuk jarzący się w helu nazywany jest lukiem gorącym. Podobny, lecz mniejszy wpływ mają gazy H₂ i C0₂, które dają szerokie wtopienie w materiał.