هنگام انجام جوشکاری میگ (MIG)، برای محافظت و تمیز نگه داشتن حوضچه جوش، به گاز محافظ نیاز خواهید داشت. (مگر اینکه از سیم جوش‌های توپودری استفاده کنید که در حال حاضر موضوع بحث ما نیست).
گزینه‌های مختلفی از گازها و مخلوط‌های گازی در دسترس هستند که هر کدام ویژگی‌ها و اثرات متفاوتی بر فرآیند جوشکاری دارند. متاسفانه، هیچ راه حل واحد و جامعی برای همه شرایط وجود ندارد. بنابراین، انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ به عوامل متعددی بستگی دارد تا بهترین نتیجه حاصل شود. عواملی مانند نوع فلز پایه، حالت انتقال مذاب (Metal Transfer Mode) و ضخامت قطعه کار، همگی در انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ مناسب، نقشی تعیین‌کننده دارند.
در فرآیند انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ (MIG/MAG)، شناخت انواع گازها و ویژگی‌هایشان ضروری است. گازهای محافظ عمدتاً به دو دسته خنثی و فعال تقسیم می‌شوند:
ویژگی: این گازها از نظر شیمیایی پایدار هستند و با عناصر خارجی (مانند اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا) یا حوضچه جوش واکنش نمی‌دهند. این عدم واکنش‌پذیری، آن‌ها را به گزینه‌های عالی برای محافظت از جوش در برابر آلودگی‌های اتمسفری تبدیل می‌کند.
گازهای رایج: در عمل، تنها آرگون (Argon – Ar) و هلیوم (Helium – He) به دلیل صرفه اقتصادی و دسترسی، به عنوان گاز خنثی اصلی در جوشکاری کاربرد دارند. این گازها هسته اصلی جوشکاری میگ (MIG – Metal Inert Gas) برای فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم هستند.
ویژگی: برخلاف گازهای خنثی، گازهای فعال با حوضچه جوش یا قوس الکتریکی واکنش شیمیایی می‌دهند. این واکنش‌ها می‌توانند بر مشخصاتی مانند پایداری قوس، عمق نفوذ جوش و میزان پاشش (Spatter) تأثیر بگذارند.
کاربرد: گازهای فعال یا مخلوط‌های حاوی آن‌ها، عمدتاً برای جوشکاری فلزات آهنی (مانند فولادهای کربنی و آلیاژی) در فرآیند مگ (MAG – Metal Active Gas) استفاده می‌شوند. معمولاً از گازهای فعال (مانند اکسیژن یا دی‌اکسید کربن) به صورت افزودنی و در مقادیر کم در ترکیب با گاز خنثی (معمولاً آرگون) استفاده می‌شود، زیرا استفاده از مقادیر زیاد آن‌ها به تنهایی می‌تواند خواص جوش را تخریب کند.
دی‌اکسید کربن (CO2): این گاز، اگرچه گاهی نیمه‌خنثی در نظر گرفته می‌شود، اما به دلیل واکنش‌پذیری با حوضچه جوش، در عمل و در طبقه‌بندی گازهای جوشکاری، به عنوان یک گاز فعال شناخته می‌شود. CO2 به تنهایی (۱۰۰٪) یا در ترکیب با آرگون کاربرد فراوانی در جوشکاری فولاد دارد.
با توجه به موارد بالا، در فرآیند انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ و مگ، گزینه‌های اصلی که معمولاً با آن‌ها سر و کار دارید عبارتند از:
آرگون خالص (100% Ar): عمدتاً برای آلومینیوم، منیزیم، مس و سایر فلزات غیرآهنی.
مخلوط آرگون و دی‌اکسید کربن (Ar/CO2): این ترکیب، پرکاربردترین گزینه برای جوشکاری فولادهای کربنی و کم‌آلیاژ است. رایج‌ترین و معمولاً توصیه‌شده‌ترین ترکیب، نسبت ۷۵٪ آرگون به ۲۵٪ دی‌اکسید کربن (75/25) است که تعادل خوبی بین کیفیت جوش، نفوذ و هزینه ایجاد می‌کند. نسبت‌های دیگری مانند ۸۰/۲۰ یا ۹۰/۱۰ نیز بسته به نیاز کاربرد دارند.
دی‌اکسید کربن خالص (100% CO2): گزینه‌ای ارزان برای جوشکاری فولاد کربنی که نفوذ عمیقی ایجاد می‌کند اما پاشش بیشتری دارد و ظاهر جوش ممکن است به زیبایی مخلوط آرگون نباشد.
سایر مخلوط‌ها: مخلوط‌های دیگری شامل آرگون/اکسیژن (Ar/O2)، آرگون/هلیوم (Ar/He) یا مخلوط‌های سه‌جزئی (مانند Ar/CO2/O2) نیز برای کاربردهای خاص (مانند فولاد ضد زنگ یا ضخامت‌های بالا) استفاده می‌شوند.
انتخاب صحیح گاز محافظ، مستقیماً به نوع فلزی که قصد جوشکاری آن را دارید، بستگی دارد. در اینجا یک راهنمای سریع آورده شده است:
فولاد کربنی (Mild Steel) و فولاد ضد زنگ (Stainless Steel): برای این فلزات، بهترین گزینه استفاده از مخلوط آرگون و دی‌اکسید کربن (Ar/CO2) است. رایج‌ترین و کارآمدترین ترکیب، نسبت ۷۵٪ آرگون به ۲۵٪ دی‌اکسید کربن (75/25) می‌باشد.
آلومینیوم (Aluminium): هنگام جوشکاری آلومینیوم، باید از آرگون خالص (100% Ar) استفاده کنید. گازهای فعال مانند CO2 با آلومینیوم واکنش نامطلوب می‌دهند و کیفیت جوش را به شدت کاهش می‌دهند.
درک تأثیر هر گاز بر فرآیند جوشکاری، به انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ مناسب کمک می‌کند:
آرگون خالص (100% Ar):
نوع گاز: خنثی (Inert)
ویژگی‌ها: نفوذ جوش کم‌عمق‌تری ایجاد می‌کند اما پروفیل (گرده) جوش پهن‌تر و ظاهر تمیزتری دارد.
پاشش (Spatter): بسیار کم.
کاربرد اصلی: آلومینیوم، منیزیم، مس و سایر فلزات غیرآهنی.
دی‌اکسید کربن خالص (100% CO2):
نوع گاز: فعال (Active) – (گاهی نیمه‌خنثی نامیده می‌شود اما در عمل، فعال است)
ویژگی‌ها: نفوذ بسیار عمیقی در جوش ایجاد می‌کند و نسبت به آرگون و مخلوط‌های آن، ارزان‌تر است.
معایب: قوس الکتریکی خشن‌تر و ناپایدارتری تولید می‌کند که منجر به پاشش بسیار زیاد می‌شود و ممکن است ظاهر جوش نهایی چندان مطلوب نباشد.
کاربرد اصلی: جوشکاری فولاد کربنی (به خصوص در مواردی که هزینه اولویت اصلی است و ظاهر جوش اهمیت کمتری دارد یا نیاز به نفوذ عمیق باشد).
مخلوط آرگون و دی‌اکسید کربن (Ar/CO2 – معمولاً 75/25):
نوع گاز: مخلوط فعال
ویژگی‌ها: این ترکیب، مزایای هر دو گاز را تا حد زیادی ارائه می‌دهد: نفوذ جوش خوب (بهتر از آرگون خالص) و مشخصات قوس پایدارتر و ملایم‌تر (نسبت به CO2 خالص).
پاشش (Spatter): میزان پاشش به مراتب کمتر از CO2 خالص است.
نتیجه: این ترکیب تعادل عالی بین نفوذ، پایداری قوس، ظاهر جوش و کنترل پاشش ایجاد می‌کند. به همین دلیل، مخلوط 75/25 Ar/CO2 به عنوان بهترین و پرکاربردترین گاز برای جوشکاری فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ شناخته می‌شود. امروزه این مخلوط گازی اغلب با نام عمومی “گاز میگ” یا “گاز میکس” در بازار عرضه می‌شود.
| گاز / مخلوط | نوع گاز | کاربرد اصلی | ویژگی‌ها و نکات کلیدی |
|---|---|---|---|
| ۹۸٪ آرگون / ۲٪ CO2 (C2) | مخلوط فعال | فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) | گزینه اقتصادی‌تر نسبت به Tri-mix برای فولاد ضد زنگ. |
| ۸۲٪-۹۲٪ آرگون / ۱۸٪-۸٪ CO2 | مخلوط فعال | جوشکاری با حالت انتقال اسپری (Spray Transfer) | درصد بالای آرگون برای پایداری قوس در حالت اسپری ضروری است. |
| هلیوم (He) | خنثی | مواد ضخیم، فلزات با هدایت حرارتی بالا (Al, Cu)، آب و هوای سرد | قوس بسیار داغ، نفوذ عمیق، بسیار گران قیمت. |
| مخلوط آرگون / هلیوم (Ar/He) | مخلوط خنثی | افزایش نفوذ و سرعت در مواد ضخیم (فولاد، آلومینیوم، مس) | ترکیب پایداری آرگون با حرارت و نفوذ هلیوم. |
| مخلوط سه‌جزئی (Tri-mix) (مثال: He/Ar/CO2 یا He/Ar/O2) |
مخلوط فعال | فولاد ضد زنگ (برای نفوذ بیشتر) | هلیوم برای حرارت، CO2 یا O2 برای پایداری قوس و نفوذ. (مثال: ~۹۰٪ He, ۷.۵٪ Ar, ۲.۵٪ CO2/O2) |
| اکسیژن (O2) | فعال | افزودنی بسیار کم (۱٪-۵٪) به آرگون یا مخلوط Ar/CO2 | افزایش نفوذ و پایداری قوس در فلزات آهنی. جایگزین ارزان‌تر هلیوم برای نفوذ. |
| مخلوط‌های حاوی اکسیژن (مثال: Ar/O2 یا Ar/CO2/O2) |
مخلوط فعال | جوشکاری فولاد کربنی و ضد زنگ | بهبود نفوذ و ظاهر جوش. هشدار: استفاده بیش از حد اکسیژن باعث تخلخل و تخریب جوش می‌شود. |
منبع: weldskill.ir
علاوه بر آرگون خالص، CO2 خالص و مخلوط رایج 75/25 Ar/CO2، ترکیبات گازی دیگری نیز برای کاربردهای خاص در جوشکاری میگ/مگ وجود دارند:
۱. سایر مخلوط‌های آرگون / دی‌اکسید کربن (Ar/CO2):
در فرآیند انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ برای فولادها، نسبت آرگون به CO2 می‌تواند بر اساس نیاز تنظیم شود:
مخلوط ۹۸٪ آرگون / ۲٪ دی‌اکسید کربن (98% Ar / 2% CO2):
نام رایج: C2 (در برخی مناطق)
کاربرد: عمدتاً برای جوشکاری فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) استفاده می‌شود. این ترکیب نسبت به مخلوط‌های سه‌جزئی (Tri-mix) که در ادامه می‌آیند، ارزان‌تر است اما عملکرد مناسبی در کنترل اکسیداسیون و ظاهر جوش فولاد ضد زنگ دارد.
مخلوط ۸۲٪ تا ۹۲٪ آرگون / ۱۸٪ تا ۸٪ دی‌اکسید کربن (82%-92% Ar / 18%-8% CO2):
کاربرد: این محدوده ترکیب (مثلاً 90/10 یا 85/15) به طور خاص برای جوشکاری با حالت انتقال اسپری (Spray Transfer) استفاده می‌شود. CO2 خالص یا مخلوط استاندارد 75/25 عمدتاً برای حالت انتقال اتصال کوتاه (Short-Circuit) مناسب هستند. برای دستیابی به قوس پایدار در حالت اسپری (که نیاز به ولتاژ و جریان بالاتری دارد)، درصد آرگون باید افزایش یابد.
۲. هلیوم (Helium – He):
نوع گاز: خنثی (Inert)
ویژگی‌ها:هلیوم قوسی بسیار داغ‌تر از آرگون ایجاد می‌کند که منجر به نفوذ عمیق‌تر جوش می‌شود.
به دلیل ایجاد حرارت بالا، گاهی در آب و هوای بسیار سرد (برای جبران اتلاف حرارت قطعه کار) یا برای جوشکاری مواد ضخیم (به خصوص فلزات با هدایت حرارتی بالا مانند آلومینیوم و مس) کاربرد دارد.
محدودیت: هلیوم بسیار گران‌تر از آرگون و CO2 است.
کاربرد: به دلیل هزینه بالا، هلیوم خالص به ندرت استفاده می‌شود. رایج‌ترین کاربرد آن، افزودن به آرگون (مخلوط Ar/He) برای افزایش نفوذ و سرعت جوشکاری، یا به عنوان جزئی از مخلوط‌های سه‌جزئی (Tri-mix) به خصوص برای فولاد ضد زنگ است.
۳. مخلوط‌های حاوی هلیوم (Helium Mixes):
انواع رایج: Ar/He، He/Ar/CO2، He/Ar/O2
کاربرد مخلوط سه‌جزئی (Tri-mix): مخلوطی مانند (تقریباً) ۹۰٪ هلیوم، ۷.۵٪ آرگون و ۲.۵٪ دی‌اکسید کربن یا اکسیژن، می‌تواند برای جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده شود تا نفوذ بیشتری (به لطف حرارت بالای هلیوم) و پایداری قوس بهتری (به لطف مقدار کم CO2 یا اکسیژن) حاصل گردد.
۴. اکسیژن (Oxygen – O2):
نوع گاز: فعال (Active)
کاربرد: اکسیژن را می‌توان در مقادیر بسیار کم (معمولاً ۱٪ تا ۵٪) به آرگون (مخلوط Ar/O2) یا مخلوط Ar/CO2 (مخلوط Ar/CO2/O2) اضافه کرد.
اثرات: افزودن مقدار کم اکسیژن باعث افزایش سیالیت حوضچه جوش، بهبود نفوذ (به خصوص در فولادهای کربنی و ضد زنگ) و پایدارتر شدن قوس می‌شود.
مزیت: اکسیژن جایگزین ارزان‌تری برای هلیوم جهت افزایش نفوذ در فلزات آهنی است.
۵. مخلوط‌های حاوی اکسیژن (Oxygen Mixes):
انواع رایج: Ar/O2 (مثلاً 98/2)، Ar/CO2/O2
هشدار بسیار مهم: اکسیژن باید فقط و فقط در مقادیر بسیار کم استفاده شود. مقادیر بیش از حد اکسیژن باعث اکسیداسیون شدید حوضچه جوش، ایجاد تخلخل (Porosity) و کاهش شدید کیفیت و استحکام جوش می‌شود. به یاد داشته باشید که وظیفه اصلی گاز محافظ، جلوگیری از ورود اکسیژن هوا به حوضچه جوش است؛ افزودن بیش از حد اکسیژن به گاز محافظ، دقیقاً اثر معکوس و مخرب خواهد داشت.
گزینش نادرست گاز محافظ می‌تواند فرآیند جوشکاری را مختل کرده و منجر به بروز مشکلات و عیوب جدی در جوش شود. در اینجا دو مثال رایج از عواقب انتخاب نامناسب گاز محافظ جوشکاری میگ آورده شده است:
مشکل: اگر هنگام جوشکاری فولاد کربنی (Mild Steel)، به جای مخلوط مناسب (مانند Ar/CO2)، از آرگون خالص (100% Ar) استفاده کنید، گاز محافظ نمی‌تواند به خوبی قوس را پایدار کرده و حوضچه جوش را کنترل کند.
نتیجه: به احتمال زیاد با مشکلاتی مانند گرده جوش نامنظم و ناپایدار (Inconsistent Bead) و پاشش بسیار زیاد (Excessive Spatter) مواجه خواهید شد که هم ظاهر جوش را خراب می‌کند و هم نیاز به تمیزکاری بیشتری دارد.
مشکل: اگر از یک مخلوط گازی با قدرت نفوذ بسیار بالا (مانند ترکیباتی که درصد زیادی هلیوم دارند – Ar/He) برای جوشکاری ورق‌ها یا قطعات بسیار نازک استفاده کنید، انرژی و حرارت ورودی به فلز بیش از حد خواهد بود.
نتیجه: به جای ایجاد یک اتصال محکم، انرژی زیاد قوس باعث سوختگی، ذوب شدن و سوراخ شدن فلز پایه (Burn-through) می‌شود. در این حالت، بیشتر وقت شما صرف تلاش برای کنترل این سوختگی‌ها می‌شود تا انجام یک جوشکاری واقعی و مؤثر.
نکته کلیدی:انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ باید متناسب با نوع فلز پایه و ضخامت آن انجام شود تا از بروز اینگونه مشکلات و عیوب جلوگیری گردد و کیفیت جوش مطلوب حاصل شود.
همانطور که در این راهنما بررسی کردیم، انتخاب گاز محافظ جوشکاری میگ یکی از تصمیمات حیاتی در فرآیند جوشکاری است که تأثیر مستقیمی بر کیفیت، ظاهر، استحکام و بهره‌وری جوش دارد. گاز محافظ صرفاً یک پوشش نیست؛ بلکه عنصری فعال یا خنثی است که بر پایداری قوس، نحوه انتقال فلز مذاب، شکل گرده جوش، عمق نفوذ و حتی خواص متالورژیکی اتصال نهایی اثر می‌گذارد.
