シールドガスは不活性または半不活性ガスいくつかの溶接プロセスで一般的に使用されているが、最も顕著なのはガス金属アーク溶接そしてガスタングステンアーク溶接（GMAWとGTAW、それぞれMIGとTIGとして知られています）。その目的は、溶接部を酸素、 そして水蒸気溶接される材料によっては、大気中のガスによって溶接の品質が低下したり、溶接が困難になったりすることがあります。他のアーク溶接プロセスでは、溶接部を大気から保護する他の方法も使用されています。シールドアーク溶接例えば、電極覆われたフラックス消費されると二酸化炭素を発生する半不活性ガスで、鋼の溶接に適したシールドガスです。
溶接ガスの選択を誤ると、多孔質で弱い溶接になったり、スパッタが過剰になったりする可能性があります。スパッタは溶接自体には影響しませんが、飛散した滴を除去するのに労力がかかるため、生産性が低下します。
シールドガスの重要な特性は、熱伝導性と熱伝達特性、空気に対する密度、イオン化のしやすさです。空気より重いガス (アルゴンなど) は溶接部を覆い、空気より軽いガス (ヘリウムなど) よりも低い流量が必要です。熱伝達は、アーク周辺の溶接部を加熱するために重要です。イオン化可能性は、アークの開始のしやすさや必要な高電圧に影響します。シールドガスは、純粋に使用することも、2 つまたは 3 つのガスを混合して使用することもできます。レーザー溶接では、シールドガスには、溶接部上にプラズマの雲が形成されてレーザーエネルギーの大部分が吸収されるのを防ぐという追加の役割があります。これは CO2 レーザーにとって重要です。Nd:YAG レーザーでは、このようなプラズマが形成される傾向が低くなります。ヘリウムはイオン化ポテンシャルが高いため、この役割を最もよく果たします。ヘリウムはイオン化される前に大量のエネルギーを吸収できます。
ヘリウム空気より軽いので、より大きな流量が必要です。不活性ガスなので、溶融金属と反応しません。熱伝導率ヘリウムはイオン化されにくいため、アークを始動するにはより高い電圧が必要です。イオン化ポテンシャルが高いため、高電圧でより高温のアークを生成し、幅広く深いビードを提供します。これは、アルミニウム、マグネシウム、銅合金にとって有利です。他のガスが頻繁に追加されます。ヘリウムにアルゴンを 5～10%、二酸化炭素を 2～5% 加えた混合物 (「トリミックス」) は、ステンレス鋼の溶接に使用できます。アルミニウムやその他の非鉄金属にも使用され、特に厚い溶接に使用されます。アルゴンと比較して、ヘリウムはエネルギーが豊富ですが、アークの安定性は劣ります。ヘリウムと二酸化炭素は、第二次世界大戦の初め以来、最初に使用されたシールドガスでした。ヘリウムは、レーザー溶接のために二酸化炭素レーザーヘリウムはアルゴンよりも高価で、より高い流量を必要とするため、利点があるにもかかわらず、大量生産には費用対効果の高い選択肢ではない可能性があります。純粋なヘリウムは、アークが不規則になり、スパッタが発生しやすくなるため、鋼鉄には使用されません。
酸素他のガスへの添加物として少量使用され、通常はアルゴンに2～5%添加されます。アークの安定性を高め、表面張力溶融金属の濡れる固体金属のスプレートランスファー溶接に使用されます。炭素鋼, 低合金そしてステンレス鋼スラグの量を増加させる。アルゴン酸素（アルゴン酸素) ブレンドは、アルゴン-二酸化炭素ブレンドに置き換えられることが多くなっています。アルゴン-二酸化炭素-酸素ブレンドも使用されます。酸素は溶接部の酸化を引き起こすため、アルミニウム、マグネシウム、銅、および一部の特殊金属の溶接には適していません。酸素が増加するとシールドガスが電極を酸化し、電極に十分な酸素が含まれていない場合、堆積物の多孔性につながる可能性があります。脱酸素剤酸素の過剰摂取は、特に処方されていない用途で使用した場合、脆さ熱影響部で。溶接部に必要な炭素含有量が低いためアルゴン-CO2 を使用できないオーステナイト系ステンレス鋼には、1～2% の酸素を含むアルゴン-酸素混合物が使用されます。溶接部には強固な酸化物コーティングがあり、洗浄が必要になる場合があります。
水素ニッケルや一部のステンレス鋼、特に厚い部分の溶接に使用されます。溶融金属の流動性が向上し、表面の清浄度が向上します。ただし、水素脆化多くの合金、特に炭素鋼に溶けにくいため、その用途は通常、一部のステンレス鋼に限定されます。アルゴンには通常 10% 未満の量で添加されます。二酸化炭素の酸化作用を打ち消すために、アルゴンと二酸化炭素の混合物に添加できます。添加するとアークが狭くなり、アーク温度が上昇して、溶接の溶け込みが良くなります。より高い濃度 (最大 25% の水素) では、銅などの導電性材料の溶接に使用できます。ただし、多孔性や水素脆化を引き起こす可能性があるため、鋼、アルミニウム、マグネシウムには使用しないでください。
一酸化窒素追加により、生産量が減少しますオゾンアルミニウムや高合金ステンレス鋼の溶接時にもアークを安定させることができます。
その他のガスは、純粋または混合添加剤として特別な用途に使用できます。例：六フッ化硫黄またはジクロロジフルオロメタン.
六フッ化硫黄アルミニウム溶接のシールドガスに添加して溶接領域内の水素を結合させ、溶接の多孔性を低減することができます。
ジクロロジフルオロメタンアルゴンを含むガスは、アルミニウム - リチウム合金の溶解時の保護雰囲気として使用できます。これにより、アルミニウム溶接部の水素含有量が減り、それに伴う多孔性が防止されます。
