Już wtedy było wiadomo, że to dopiero początek. W latach 50. wszystko przyspieszyło: w 1953 r. wymyślono spawanie MAG (GMAW) w osłonie CO₂, a w 1960 r. zastosowano mieszankę Ar/CO₂. Później było już tylko ciekawiej i lepiej – testowano różne składy i proporcje, pojawiły się nowe zastosowania, a tym samym i nowe materiały obróbcze; dynamicznemu rozwojowi podlegała także sama technologia spawania.

Jak powstały nowoczesne mieszaniny gazowe?

Ponieważ sam dwutlenek węgla nie pozwalał na pełne wykorzystanie szczególnych sposobów transferu metalu w łuku, w procesach spawania zaczęto wykorzystywać mieszaniny gazowe. Zorientowano się też, że sam argon to za mało – nie dość, że powoduje niezbyt korzystny kształt wtopienia (kształt palca, kieliszka), to jeszcze komplikuje procesy metalurgiczne w ciekłym metalu spoiny. Niemniej prawdą jest, że w przypadku niektórych materiałów nadal pozostaje on najlepszą osłoną podczas spawania. Dotyczy to m.in. niklu, kobaltu, miedzi, tytanu, cyrkonu, aluminium, magnezu i ich stopów, jak również niektórych rodzajów stali wysokostopowych. W procesach spawania standardowych materiałów w celu stabilizacji łuku dodano jednak tam, gdzie to było możliwe nieco dwutlenku węgla lub/i tlenu.

Zauważono też, że dla zmniejszenia ryzyka utlenienia oraz jego wpływu na jakość spoiny i złącza warto dodać nieco wodoru. Z kolei dla zwiększenia transferu ciepła zastosowano hel w dosyć szerokim zakresie stężenia, co poprawiło wydajność spawania oraz jakość wykonania spoiny.Ponadto w trosce o zdrowie spawaczy dla związania ozonu, który tworzy się w łuku spawalniczym, dodano niewielkie ilości azotu lub podtlenku azotu. Ozon w większych stężeniach jest bowiem bardzo szkodliwy dla zdrowia (patrz: najwyższe dopuszczalne stężenia).

W ten sposób powstały nowoczesne gazy osłonowe – mieszanki gazowe 2-, 3-, a nawet 4-składnikowe. O ile gazy osłonowe dwuskładnikowe Ar/CO2 stanowią główną grupę gazów do spawania metodą MAG, o tyle mieszanki trójskładnikowe uznaje się za kolejny etap rozwoju spawania półautomatycznego. Ich unikalna kompozycja wpływa na szybsze i oszczędniejsze spawanie – nawet mimo kosztów dodatkowych związanych z zakupem mieszanki.

Gazy osłonowe i ich mieszaniny

Gazy osłonowe są klasyfikowane według normy PN-EN ISO 14175. Podstawowym kryterium podziału jest ich charakter: obojętny/nieaktywny, aktywny i redukujący. Dodatkowo wyodrębniono podgrupy, które są związane z przeznaczeniem i składem poszczególnych gazów i mieszanek gazowych.

Aby ułatwić użytkownikom identyfikację składu gazu osłonowego, producenci mieszanek stosują specjalne systemy oznaczeń. Przykładowo system opracowany przez firmę Messer obejmuje dwa elementy: linię produktową i nazwę. Pierwszy informuje o przeznaczeniu danej mieszaniny, zaś nazwa określa szczegółowo poszczególne jej składniki oraz ich udział procentowy. I tak, nazwa Ferroline C18 oznacza gaz do spawania stali węglowych konstrukcyjnych i niskostopowych o zawartości składnika (w tym przypadku dwutlenku węgla w argonie) w ilości 18% składu. Z kolei Inoxline X2 oznacza gaz osłonowy do spawania stali wysokostopowych o składzie 2% tlenu w argonie, a Aluline He30N – gaz do spawania metali nieżelaznych i ich stopów o średniej grubości o składzie 30% helu w argonie z dodatkiem azotu, który redukuje ozon w atmosferze łuku spawalniczego. Messer przy oznaczeniu mieszanin stosuje odpowiednio symbole gazów: C – dwutlenek węgla, X – tlen, H – wodór, He – hel i N – azot.

Dokąd zmierza rynek gazów osłonowych?

W ostatnim czasie wzrasta zainteresowanie spawaniem materiałów o szczególnych własnościach. Do takich należą konstrukcje wykorzystywane w energetyce, takie jak rury wymienników i ściany szczelne kotłów energetycznych. O wytrzymałości decyduje tu materiał konstrukcyjny, a o odporności chemicznej – materiał napawany. Materiałem konstrukcyjnym są najczęściej stale węglowe lub węglowe niskostopowe, natomiast materiałem odpornym chemicznie – stopy niklu (Inconel).

Już na początku wieku były prowadzone próby napawania z zastosowaniem mieszaniny osłonowej zawierającej argon, hel, wodór i dwutlenek węgla oraz standardowej osłony o składzie 1% tlenu w argonie. Wyniki badań jednoznacznie potwierdziły przydatność mieszanki 4-składnikowej, która pozwoliła na wykonanie napoin w sposób poprawny, bez niezgodności spawalniczych. Napoiny charakteryzowały się poprawnym i równomiernym licem – bez odprysków, pęknięć i innych nieciągłości. Również wtopienie miało charakter równomierny, a badania potwierdziły prawidłowość wtopienia oraz poszczególnych stref napoiny (SWC). Liczne badania, a przede wszystkim praktyka dowodzą, że zaawansowane technicznie gazy osłonowe o specjalnie dobranym składzie są idealnym wyborem w procesach tworzenia nowoczesnych konstrukcji spawanych.