Wiele podstawowych procesów produkcyjnych wykorzystuje gazy techniczne i ich mieszanki. Do gazów o najszerszym zastosowaniu w przemyśle należą acetylen, argon, azot, dwutlenek węgla, hel, tlen i wodór. Różnią się one takimi właściwościami jak poziom energii jonizacji, stopień absorbowalności, reaktywność czy temperatura topnienia. Właściwości te można wzmacniać lub osłabiać przez połączenie z innym gazem, tworząc mieszanki gazowe o unikalnym składzie i proporcjach. W taki sposób powstają autorskie technologie pozwalające na efektywną realizację procesów przemysłowych.

Aktywna rola w procesie
W spawalnictwie jednym z głównych zadań mieszanek gazów jest tworzenie warstwy chroniącej jeziorko spawalnicze przed wpływem czynników zewnętrznych. Gazy takie przyspieszają wypalanie składników stopowych, poprawiają właściwości mechaniczne spoiny i sposób jej formowania, minimalizują też liczbę odprysków. W procesach tych bazowym składnikiem mieszanek jest argon – ze względu na dużą gęstość zapewnia on ochronę rozgrzanym obszarom, a jego czysta forma (99,995% Ar) znacząco obniża skłonność materiału do pęknięć i kruszenia.

Także w spawaniu laserowym skutecznie wykorzystywane są gazy techniczne. Do najlepszych i najczęściej używanych należą tu pojedyncze gazy obojętne: hel i argon. Ten pierwszy dzięki swoim właściwościom, m.in. wysokiej przewodności cieplnej, wysokim potencjale jonizacyjnym i wysokim prędkościom spawania, często jest preferowanym gazem osłonowym do szybkiego spawania z wykorzystaniem lasera o dużej mocy.

W procesie spawania laserowego gazy techniczne są niezbędne na różnych jego etapach. W zależności od urządzenia pełnią funkcje gazów rezonatorowych do generowania wiązki laserowej (laser CO2), służą do ochrony układu optycznego, przedmuchu toru wiązki, stanowią również mieszankę osłonową. W najpowszechniej stosowanym typie lasera, jakim jest laser CO2, rezonatory CO2 emitują fale świetlne w wyniku wzbudzenia cząsteczek dwutlenku węgla prądem zmiennym o wysokiej częstotliwości. Dwutlenek węgla to jeden ze składników mieszaniny wypełniającej rezonator, która zawiera też do 60–85% helu i 13–55% azotu. Dokładny skład takiej mieszanki zależy od konstrukcji rezonatora, mocy lasera i producenta źródła.

Trzeba pamiętać, że do zapewnienia dobrej pracy lasera niezbędna jest wysoka czystość gazów. Także system zasilania gazem musi spełniać wyśrubowane wymogi w tym zakresie.

Ochrona przed skutkami ubocznymi
Podczas spawania do powietrza dostają się gazy i dymy zawierające szkodliwe substancje, co stanowi potencjalne zagrożenie dla zdrowia pracowników. Rodzaj zanieczyszczeń oraz stężenie i wielkość cząstek dymu spawalniczego zależą od różnych czynników: metody spawania, typu elektrody i składu jej otuliny, rodzaju drutu, gazu osłonowego itp., natężenia prądu spawania, średnicy elektrody lub drutu itd. Także stan powierzchni spawanego przedmiotu ma na to wpływ – im bardziej jest zaolejony i zanieczyszczony, tym większe zanieczyszczenie powietrza podczas parowania i spalania.

Ponieważ zanieczyszczenia są dziś coraz bardziej zdradliwe – osiągają mikroskopijne rozmiary (rzędu nano) i mają coraz bardziej nietypową zawartość – ciągle rośnie zapotrzebowanie na skuteczne sposoby ich usuwania z powietrza. Na szczęście oferowane dziś technologie pozwalają już na filtrowanie bardzo szerokiej gamy substancji.

Do filtrowania pyłów, dymów i gazów spawalniczych stosuje się różnego rodzaju urządzenia i metody. Skuteczność wentylacji wymaga oczywiście odpowiedniego doboru urządzenia filtrowentylacyjnego do konkretnego zastosowania. Na przykład wyciągi miejscowe przechwytują szkodliwe substancje bezpośrednio przy źródle ich powstawania – im bliżej źródła będzie znajdzie się wyciąg, tym skuteczniejsze przechwytywanie toksycznych substancji. Jednym z częściej spotykanych rozwiązań są ruchome ramiona odciągowe zakończone ssawką i zawieszone nad stanowiskiem spawalniczym. Wyposażone są w mechanizm umożliwiający łatwe manewrowanie położeniem ssawki w obrębie stanowiska, co pozwala umieścić ją blisko łuku spawalniczego. Rozwiązania takie stosuje się do stałych stanowisk spawalniczych. Do ruchomych stanowisk spawalniczych wykorzystuje się urządzenia filtrowentylacyjne mobilne (przejezdne), które składa się z filtra powietrza i wentylatora oraz ruchomego ramienia odciągowego zakończonego ssawką.

Kolejne z rozwiązań to zintegrowane stanowiska spawalnicze, gdzie ujęcie pyłów następuje w bezpośrednim sąsiedztwie źródła ich emisji poprzez ssawkę samonośnego ramienia odciągowego (od góry) lub przez komorę ssącą z rusztem (od dołu) bądź też w inny wynikający z konstrukcji stołu sposób.

Oprócz oczywistych efektów działania systemów filtracyjnych, tj. skutecznego oczyszczenia powietrza, użytkownicy oczekują dziś, by wiązały się one z jak najmniejszymi potrzebami w zakresie np. konserwacji urządzeń czy zastosowania dodatkowych środków ochrony zdrowia. Systemy takie powinny zapewniać całkowite usunięcie wszelkich dymów, oparów, zapachów i gazów. Jednym z istotnych założeń jest ich działanie wielostopniowe – filtry wstępne powinny usuwać cząstki gruboziarniste (> 10 μm), tam gdzie one występują, następne etapy to filtrowanie poprzez filtry drobnego pyłu (dla cząstek

Firma Messer oferuje m.in. linie produktów MegaLas, Nitrocut i Oxycut, w ramach których dostarcza gazy i mieszaniny gazowe wymagane do skutecznej obróbki materiałów za pomocą lasera. Podczas ich opracowywania uwzględniono szeroko zakrojone testy spawalnicze, doświadczenie rynkowe oraz wyniki prac badawczo-rozwojowych.

Szczególnym wyzwaniem dla filtrowania są mieszaniny stwarzające zagrożenie utworzenia wybuchowej mieszaniny pył/powietrze. Firma ULT w ramach swojej serii urządzeń LAS 260 oferuje także wersję przewodzącą. Opracowana koncepcja filtra zapewniająca, że w systemie filtrującym nie powstanie dodatkowe źródło zapłonu. Urządzenie, w którym dwa stopnie filtra (F9, H14) są uziemione, a elementy elektroniczne budowane są w wersjach specjalnych, opracowano w celu usuwania zanieczyszczeń z powietrza w procesach laserowego cięcia lub spawania.

Firma Denios konstruuje i buduje stoły robocze, swobodne stanowiska robocze albo rozwiązania indywidualne z technologią Vario-Flow, w ramach której zanieczyszczone powietrze zasysane jest z pomieszczenia i odprowadzane przez listwy odciągowe. Prąd powietrza unosi emisje z prędkością 0,5 m/s. Do wywiewu można też wykorzystać miejscową instalację wentylacyjną zakładu. Jak zapewnia producent, metoda jest efektywna energetycznie i kosztowo dla użytkownika.