シールドガスは、大気ガスによる汚染から溶融金属を保護するために、溶接および金属製造に使用される特別に選択されたガスまたは混合物です。その主な役割は、溶接ゾーンの周りに「保護バリア」を作成し、酸素、窒素、水素、水分が高温の反応金属と相互作用するのを防ぐことです。この保護は、強力で清潔で欠陥-遊離溶接-を生成するために重要です。大気ガスは、関節に気孔率、脆性、または弱い融合を引き起こします。シールドガスは不活性またはセミ-不活性です。つまり、溶融金属と反応せず、冷却して強い結合に固化することができます。
シールドガスのコア機能
シールドガスは、溶接に3つの重要な役割を果たし、すべて溶接の完全性を維持することを中心としています。
1.大気汚染を防ぎます
金属がその融点に加熱されると（多くの場合、溶接では2,500度以上）、非常に反応性になります。大気ガスへの曝露は、不可逆的な損傷を引き起こします。
酸素は溶融金属と反応して酸化物（例えば、鋼の酸化鉄またはアルミニウムの酸化アルミニウム）を形成します。これは脆弱で溶接を弱めます。これらの酸化物は、ストレスの下で故障する亀裂または「冷たいラップ」（未使用の領域）を作成する可能性があります。
窒素は溶融金属に溶け、冷却すると硬く、脆い窒化物を形成します。これにより、特に構造鋼のような高-応力アプリケーションで、溶接が亀裂になりやすくなります。
水素（空気中または金属表面の水分から）は、多孔性と呼ばれる小さな泡のように固化溶接に閉じ込められます。気孔率は、金属にギャップを作成することにより、溶接の強度を軽減します。
シールドガスは、これらのガスを溶接ゾーンから変位させ、溶融金属が汚染物質と反応せずに融合できる清潔な環境を作り出します。
2。溶接アークを安定させます
アーク溶接プロセス（MIG、TIG、またはプラズマアーク溶接など）では、金属を溶かす電気アークは、安定した環境に依存して、一貫した熱出力を維持します。シールドガスは、次のことによってこのアークを安定させるのに役立ちます。
アーク内の乱流を減少させ、熱のスパッタリングや変動を防ぎます。
アークの「形状」とエネルギー分布を制御します。たとえば、一部のガス（Argonなど）は、滑らかな熱流で「より柔らかい」弧を生成しますが、他のガス（ヘリウムなど）がより熱く、より焦点を絞ったアークを作成します。
アークがベースメタルおよびフィラー材料に熱を効率的に伝達することを保証し、溶接を弱める可能性のある不均一な融解を避けます。
ガスを保護することで有効にされる安定した弧は、溶融金属プールが均等に形成され、卑金属と適切に融合することを保証します。
3。溶接ビードプロパティに影響を与えます
シールドガスは、溶融金属が流れて固化する方法にも影響し、溶接ビーズの外観、浸透、および機械的特性を形作ります。これにより、溶接機は特定のニーズに合わせて溶接を調整できます。
ビーズの形状：アルゴンのようなガスは、目に見える溶接（自動車パネルなど）に最適で、滑らかなエッジを備えた広く平らなビーズを宣伝します。二酸化炭素（CO₂）を備えたガスは、厚い構造鋼の方が良い、より狭く、より浸透するビーズを作り出します。
浸透深度：ヘリウムやCOのようなガスはアーク熱を増加させ、溶接が厚い金属に深く浸透することを可能にします。 Argonは、熱の出力が低いため、薄い金属が-を介しないようにするのが適しています。
スパッタの削減：アルゴンのような不活性ガスは、スパッタ（ベースメタルに付着する溶融金属液滴）を最小限に抑え、ポストを減らします-溶接クリーンアップ。純粋なCO₂のような反応性ガスは、より多くのスパッターを引き起こす可能性がありますが、より深い浸透などの他の利点を提供する可能性があります。
シールドガスの一般的なタイプ
シールドガスは、化学的特性によって分類され、溶接プロセス、ベースメタル、および望ましい溶接特性に基づいて選択されます。最も一般的なタイプは次のとおりです。
1。不活性ガス
不活性ガスは溶融金属と反応しないため、簡単に酸化する敏感な金属に最適です。主な不活性シールドガスは次のとおりです。
Argon（AR）：最も広く使用されているシールドガス。密度が高く、制御しやすく、安定したアークを生成します。アルゴンは、アルミニウム（酸化物の形成を防ぐ）、ステンレス鋼、銅の溶接に不可欠です。多くの場合、浸透を強化するために他のガスと混合されます。
ヘリウム（HE）：アルゴンよりも熱い弧を描く、より軽い、密度の低い不活性ガス。厚いアルミニウムまたは銅の溶接に使用され（熱を迅速に伝達する）、熱とシールドのバランスをとるためにアルゴンと混合されることがよくあります。
2。反応ガス
反応性ガス（または「アクティブ」ガス）は、溶融金属とわずかに相互作用することができますが、溶接には依然として安全です。通常、アークの性能や浸透を改善するために、不活性ガスとの混合物で使用されます。
二酸化炭素（CO₂）：アークの熱と浸透を増加させる反応性ガス。単独で使用されることはめったにありませんが（スパッタを引き起こす可能性があるため）、スチール溶接のミックスの重要な添加物です（例えば、75％Argon + 25％CO₂）。
酸素（O₂）：ステンレス鋼溶接のためにミックスで少量（1〜5％）で使用されます。アークを安定させ、過度の酸化を引き起こすことなくビーズの形を改善します。
3。混合ガス
ほとんどの溶接アプリケーションは、ガス混合物を使用して、異なるガスの利点のバランスをとっています。一般的なミックスには次のものがあります。
75％Argon + 25％CO₂：軟鋼MIG溶接用の「Workhorse」ミックス。アルゴンの安定性とCo₂の浸透を組み合わせて、強力できれいな溶接を生成します。
90％Argon + 10％CO₂：ステンレス鋼と高-高品質の鋼溶接に使用されます。 75/25ミックスと比較してスパッタを減らし、ステンレス鋼の耐食性を維持します。
Argon + Helium（例えば、75％AR + 25％HE）：厚いアルミニウムに最適です。ヘリウムはより深い浸透のために熱を加え、アルゴンは良好なシールドを保証します。
さまざまな溶接プロセスでガスをシールドします
シールドガスは、いくつかの溶接プロセスで使用され、それぞれに特定の要件があります。
MIG溶接：連続的なワイヤフィードと溶接プールを保護するために、シールドガス（またはフラックスコア）に依存しています。一般的なガスには、Argon -co₂mixes（鋼用）と純粋なアルゴン（アルミニウム用）が含まれます。
TIG溶接：シールドガスを使用して、非-消耗品のタングステン電極と溶接プールを保護します。純粋なアルゴンは、アルミニウムと鋼の標準です。 Argon -ヘリウムミックスは、厚い金属に使用されます。
プラズマアーク溶接：TIGと同様に、不活性ガス（ArgonまたはArgon {-水素混合物）を使用して、プラズマアークと溶融金属を保護します。
Flux - cored溶接：いくつかのフラックス-コアされたプロセスは、シールドガス（ガス{-シールドフラックスコア）を使用して保護を強化しますが、セルフ-シールドフラックスコアは代わりにフラックスに依存します。
対照的に、スティック溶接（SMAW）やOxy -燃料切断などのプロセスは、シールドガスを使用しません-スティック溶接はフラックスを使用して溶接を保護しますが、酸素-燃料関係は、硬化の安定性ではなく、熱の化学反応に関連しています。
シールドガスがどのように供給され、制御されるか
シールドガスは、高-圧力シリンダーで保管され、規制されたシステムを介して溶接ガンに届けられます。
シリンダー：ガスは、圧縮ガス（Argon、Co₂）または液体（CO₂、放出時に蒸発する）として保存されます。シリンダーには、小さな20 -キュービック-フットタンク（愛好家向け）から大きな300立方フィートのタンク（産業用）まで、さまざまなサイズがあります。
レギュレータ：高シリンダー圧を安全で使用可能な流量（1時間あたり立方フィートで測定、CFH）に低下させるデバイス。規制当局は、安定したシールドを維持するために重要な一貫したガスの流れを確保します。
フローメーター：レギュレータに取り付けられ、ガス流量が表示されます（通常、ほとんどの溶接では10〜30 cfh）。流れが低すぎると、溶接が保護されていません。高すぎるガスが廃棄され、乱流を引き起こす可能性があります。
ホースとノズル：ガスはホースを通って溶接ガンに移動します。そこでは、ノズルがアークと溶接プールの周りに誘導し、保護シールドを形成します。
シールドガスが現代の溶接に不可欠である理由
ガスを保護しなければ、ほとんどの金属で高-品質の溶接を達成することはほぼ不可能です。大気の汚染は、溶接を、構造、自動車、または産業用の使用には、弱い、多孔質、または脆性-を不適格にします。ガスのシールドが可能になります：
一貫性のある繰り返し可能な溶接：すべての部品が安全基準を満たす必要がある製造業にとって重要です。
敏感な金属の溶接：アルミニウム、ステンレス鋼、銅は、不活性ガス保護なしに酸化または腐食します。
効率：欠陥とスパッタを減らすことにより、ガスをシールドすることは、再加工とクリーンアップ時間を削減します。
結論
シールドガスは、溶接中に溶融金属を保護する保護ガスまたは混合物であり、アークを安定させ、溶接特性を形成します。大気汚染を防ぎ、強い融合を保証し、溶接機がビーズの形と浸透を彼らのニーズに合わせて調整できるようにします。アルゴン（アルミニウム用）のような不活性ガスからCo₂（鋼用）との反応性混合まで、シールドガスは、現代の製造で高い-品質の溶接を生成するために不可欠です。ホームワークショップであろうと産業工場であろうと、適切なシールドガスは、強力で清潔で信頼性の高いジョイントを達成するための鍵です。
