لحام القوس المعدني بالغاز

تتكون مسدسات اللحام GMAW النموذجية من عدة أجزاء رئيسية : مفتاح تحكم، طرف توصيل، كابل طاقة، فوهة غاز، قناة وبطانة للإلكترود، وخرطوم غاز. عند الضغط على مفتاح التحكم، أو الزناد، يبدأ المشغل بتغذية السلك، وتزويده بالطاقة الكهربائية، وتدفق غاز الحماية، مما يؤدي إلى بدء القوس الكهربائي. يُصنع طرف التوصيل عادةً من النحاس ، ويُعالج أحيانًا كيميائيًا للحد من تناثر الشرر، وهو متصل بمصدر طاقة اللحام عبر كابل الطاقة، وينقل الطاقة الكهربائية إلى الإلكترود مع توجيهه إلى منطقة اللحام. يجب تثبيته بإحكام واختيار الحجم المناسب، حيث يجب أن يسمح بمرور الإلكترود مع الحفاظ على التوصيل الكهربائي . في طريقه إلى طرف التوصيل، يحمي أنبوب الإلكترود والبطانة السلك ويوجهانه، مما يساعد على منع انبعاج السلك والحفاظ على تغذية سلك متواصلة. توجه فوهة الغاز غاز الحماية بالتساوي إلى منطقة اللحام. قد لا يوفر التدفق غير المنتظم الحماية الكافية لمنطقة اللحام. توفر الفوهات الأكبر حجماً تدفقاً أكبر لغاز الحماية، وهو أمر مفيد في عمليات اللحام ذات التيار العالي التي تُنتج حوضاً أكبر من اللحام المنصهر. ويتم تزويد الفوهة بالغاز عبر خرطوم من خزانات غاز الحماية. وفي بعض الأحيان، يُدمج خرطوم ماء أيضاً في مسدس اللحام لتبريده أثناء عمليات اللحام ذات الحرارة العالية. ^{[ 11 ]}

تقوم وحدة تغذية السلك بتزويد قطعة العمل بالقطب الكهربائي، حيث تدفعه عبر القناة وصولاً إلى طرف التلامس. توفر معظم الطرازات السلك بمعدل تغذية ثابت، بينما تستطيع الآلات الأكثر تطوراً تغيير معدل التغذية تبعاً لطول القوس الكهربائي والجهد. يمكن لبعض وحدات تغذية السلك الوصول إلى معدلات تغذية تصل إلى 30  متراً/دقيقة (1200  بوصة/دقيقة)، ^{[ 12 ]} ولكن معدلات التغذية في اللحام القوسي المعدني بالغاز شبه الأوتوماتيكي تتراوح عادةً بين 2 و10  أمتار/دقيقة (75-400  بوصة/دقيقة). ^{[ 13 ]}

أكثر أنواع حوامل الأقطاب الكهربائية شيوعًا هو الحامل شبه الأوتوماتيكي المبرد بالهواء. يدور الهواء المضغوط خلاله للحفاظ على درجات حرارة معتدلة. يُستخدم هذا النوع مع مستويات تيار منخفضة للحام وصلات التراكب أو الوصلات التناكبية . أما النوع الثاني الأكثر شيوعًا فهو الحامل شبه الأوتوماتيكي المبرد بالماء، حيث يكمن الاختلاف الوحيد في استبدال الهواء بالماء. يُستخدم هذا النوع مع مستويات تيار أعلى للحام وصلات على شكل حرف T أو الوصلات الزاوية. أما النوع الثالث الشائع فهو حامل الأقطاب الكهربائية الأوتوماتيكي المبرد بالماء، والذي يُستخدم عادةً مع المعدات الآلية. ^{[ 14 ]}

تستخدم معظم تطبيقات لحام القوس المعدني بالغاز مصدر طاقة بجهد ثابت. ونتيجةً لذلك، يؤدي أي تغيير في طول القوس (المرتبط مباشرةً بالجهد) إلى تغيير كبير في كمية الحرارة المُدخلة والتيار. يؤدي قصر طول القوس إلى زيادة كبيرة في كمية الحرارة المُدخلة، مما يجعل سلك اللحام ينصهر بسرعة أكبر، وبالتالي يستعيد طول القوس الأصلي. يساعد هذا المشغلين على الحفاظ على ثبات طول القوس حتى عند اللحام اليدوي باستخدام مسدسات اللحام المحمولة. ولتحقيق تأثير مماثل، يُستخدم أحيانًا مصدر طاقة بتيار ثابت مع وحدة تغذية سلك يتم التحكم فيها بجهد القوس. في هذه الحالة، يؤدي تغيير طول القوس إلى تعديل معدل تغذية السلك للحفاظ على طول قوس ثابت نسبيًا. في حالات نادرة، قد يتم دمج مصدر طاقة بتيار ثابت مع وحدة تغذية سلك ثابتة، خاصةً عند لحام المعادن ذات الموصلية الحرارية العالية، مثل الألومنيوم. يمنح هذا المشغل تحكمًا إضافيًا في كمية الحرارة المُدخلة إلى اللحام، ولكنه يتطلب مهارة عالية لإنجازه بنجاح. ^{[ 15 ]}

نادرًا ما يُستخدم التيار المتردد في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)؛ فبدلاً منه، يُستخدم التيار المستمر، وعادةً ما يكون القطب موجب الشحنة. ولأن المصعد يميل إلى تركيز حرارة أعلى، ينتج عن ذلك انصهار أسرع لسلك التغذية، مما يزيد من عمق اللحام وسرعته. لا يمكن عكس القطبية إلا عند استخدام أسلاك أقطاب مطلية بطبقة باعثة خاصة، ولكن نظرًا لعدم شيوع استخدامها، نادرًا ما يُستخدم قطب سالب الشحنة. ^{[ 16 ]}

القطب الكهربائي عبارة عن سلك من سبيكة معدنية ، يُسمى سلك اللحام MIG، ويعتمد اختياره، من حيث السبيكة والحجم، بشكل أساسي على تركيبة المعدن المراد لحامه، ونوع عملية اللحام المستخدمة، وتصميم الوصلة، وحالة سطح المادة. يؤثر اختيار القطب الكهربائي بشكل كبير على الخواص الميكانيكية للحام، ويُعد عاملاً أساسياً في جودته. بشكل عام، يجب أن يتمتع معدن اللحام النهائي بخواص ميكانيكية مماثلة لخواص المعدن الأساسي، دون وجود عيوب مثل الانقطاعات أو الشوائب العالقة أو المسامية داخل اللحام. ولتحقيق هذه الأهداف، تتوفر مجموعة واسعة من الأقطاب الكهربائية. تحتوي جميع الأقطاب الكهربائية المتوفرة تجارياً على معادن مزيلة للأكسدة، مثل السيليكون والمنغنيز والتيتانيوم والألومنيوم ، بنسب ضئيلة للمساعدة في منع مسامية الأكسجين. كما تحتوي بعضها على معادن مزيلة للنتروجين ، مثل التيتانيوم والزركونيوم ، لتجنب مسامية النيتروجين. ^{[ 17 ]} اعتمادًا على اختلاف العملية والمادة الأساسية المراد لحامها، تتراوح أقطار الأقطاب الكهربائية المستخدمة في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) عادةً من 0.7 إلى 2.4  مم (0.028 - 0.095  بوصة)، ولكنها قد تصل إلى 4  مم (0.16  بوصة). أما أصغر الأقطاب الكهربائية، والتي يصل قطرها عمومًا إلى 1.14  مم (0.045  بوصة) ^{[ 18 ]} فتُستخدم في عملية نقل المعدن بالدائرة القصيرة، بينما يبلغ قطر الأقطاب الكهربائية الأكثر شيوعًا في عملية نقل الرذاذ 0.9  مم (0.035  بوصة) على الأقل. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

تُعدّ الغازات الواقية ضرورية في لحام القوس المعدني بالغاز لحماية منطقة اللحام من الغازات الجوية كالنيتروجين والأكسجين ، والتي قد تُسبب عيوبًا في الانصهار، ومسامية، وهشاشة معدن اللحام عند ملامستها للإلكترود أو القوس أو معدن اللحام. هذه المشكلة شائعة في جميع عمليات لحام القوس؛ ففي عملية لحام القوس المعدني المحمي (SMAW) القديمة، على سبيل المثال، يُغطى الإلكترود بطبقة من التدفق الصلب الذي يُطلق سحابة واقية من ثاني أكسيد الكربون عند انصهاره بفعل القوس. أما في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، فلا يُغطى سلك الإلكترود بطبقة من التدفق، ويُستخدم غاز واقٍ منفصل لحماية اللحام. هذا يُزيل الخبث، وهو البقايا الصلبة الناتجة عن التدفق والتي تتراكم بعد اللحام ويجب إزالتها لإظهار اللحام المكتمل. ^{[ 21 ]}

يعتمد اختيار غاز الحماية على عدة عوامل، أهمها نوع المادة المراد لحامها ونوع عملية اللحام المستخدمة. تُستخدم الغازات الخاملة النقية، مثل الأرجون والهيليوم ، فقط في لحام المعادن غير الحديدية؛ فمع الفولاذ، لا توفر هذه الغازات اختراقًا كافيًا للحام (الأرجون)، أو تُسبب قوسًا كهربائيًا غير منتظم وتُشجع على تناثر اللحام (الهيليوم). من ناحية أخرى، يسمح ثاني أكسيد الكربون النقي بلحامات ذات اختراق عميق، ولكنه يُشجع على تكوّن الأكاسيد، مما يؤثر سلبًا على الخواص الميكانيكية للحام. انخفاض تكلفته يجعله خيارًا جذابًا، ولكن نظرًا لتفاعل بلازما القوس الكهربائي، فإن تناثر اللحام أمر لا مفر منه، كما أن لحام المواد الرقيقة صعب. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يُخلط الأرجون وثاني أكسيد الكربون بنسب تتراوح بين 75%/25% و90%/10%. بشكل عام، في لحام القوس المعدني بالغاز ذي الدائرة القصيرة، يؤدي ارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة حرارة اللحام وطاقته عند ثبات جميع معايير اللحام الأخرى (الفولت، والتيار، ونوع القطب الكهربائي وقطره). مع زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون إلى أكثر من 20%، تصبح عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) عن طريق نقل الرذاذ أكثر إشكالية، خاصة مع أقطار الأقطاب الكهربائية الأصغر. ^{[ 22 ]}

يُخلط الأرجون عادةً مع غازات أخرى، كالأكسجين والهيليوم والهيدروجين والنيتروجين. قد تكون إضافة ما يصل إلى 5% من الأكسجين (كما هو الحال مع التركيزات العالية لثاني أكسيد الكربون المذكورة سابقًا) مفيدة في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أنه يُفضل استخدام ثاني أكسيد الكربون في معظم التطبيقات. ^{[ 23 ]} يؤدي ارتفاع نسبة الأكسجين إلى أكسدة القطب الكهربائي بواسطة غاز الحماية، مما قد يُسبب مسامية في الطبقة المترسبة إذا لم يحتوي القطب على كمية كافية من عوامل إزالة الأكسدة. كما أن زيادة نسبة الأكسجين، خاصةً عند استخدامه في تطبيقات غير مُوصى بها، قد تُسبب هشاشة في المنطقة المتأثرة بالحرارة. تتميز مخاليط الأرجون والهيليوم بخمولها الشديد، ويمكن استخدامها مع المواد غير الحديدية. يؤدي تركيز الهيليوم بنسبة 50-75% إلى رفع الجهد المطلوب وزيادة حرارة القوس الكهربائي، نظرًا لارتفاع درجة حرارة تأين الهيليوم. يُضاف الهيدروجين أحيانًا إلى الأرجون بتراكيز منخفضة (تصل إلى 5%) للحام النيكل وقطع الفولاذ المقاوم للصدأ السميكة. عند استخدام تركيزات أعلى (تصل إلى 25% هيدروجين)، يمكن استخدامه في لحام المواد الموصلة مثل النحاس. ومع ذلك، لا ينبغي استخدامه على الفولاذ أو الألومنيوم أو المغنيسيوم لأنه قد يسبب المسامية والتقصف الهيدروجيني . ^{[ 21 ]}

تتوفر أيضًا مخاليط غازات واقية تتكون من ثلاثة غازات أو أكثر. تُسوَّق مخاليط من الأرجون وثاني أكسيد الكربون والأكسجين للحام الفولاذ. وتُضاف كمية صغيرة من الهيليوم إلى مخاليط أخرى من الأرجون والأكسجين. يُزعم أن هذه المخاليط تسمح بفولتية قوس أعلى وسرعة لحام أكبر. كما يُستخدم الهيليوم أحيانًا كغاز أساسي، مع إضافة كميات صغيرة من الأرجون وثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، نظرًا لأن كثافته أقل من كثافة الهواء، فإن الهيليوم أقل فعالية في حماية اللحام من الأرجون - الذي كثافته أعلى من كثافة الهواء. كما يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في استقرار القوس واختراقه، وزيادة في تناثر اللحام، نظرًا لطاقة بلازما القوس العالية جدًا. يُعد الهيليوم أيضًا أغلى بكثير من غازات الحماية الأخرى. وتزعم مخاليط غازية متخصصة أخرى، وغالبًا ما تكون مملوكة، فوائد أكبر لتطبيقات محددة. ^{[ 21 ]}

على الرغم من كونها سامة، إلا أنه يمكن استخدام كميات ضئيلة من أكسيد النيتريك لمنع تكوّن الأوزون الأكثر إشكالية في القوس الكهربائي.

يعتمد معدل تدفق غاز الحماية الأمثل بشكل أساسي على هندسة اللحام، والسرعة، والتيار، ونوع الغاز، ونمط نقل المعدن. يتطلب لحام الأسطح المستوية تدفقًا أعلى من لحام المواد المحززة، نظرًا لتشتت الغاز بشكل أسرع. وبشكل عام، تعني سرعات اللحام الأعلى ضرورة توفير كمية أكبر من الغاز لتغطية كافية. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب التيار الأعلى تدفقًا أكبر، وعمومًا، يلزم استخدام كمية أكبر من الهيليوم لتغطية كافية مقارنةً باستخدام الأرجون. ولعل الأهم من ذلك، أن الأنواع الأربعة الرئيسية من لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) لها متطلبات تدفق غاز حماية مختلفة ؛ ففي حالة أحواض اللحام الصغيرة في نمطي الدائرة القصيرة والرش النبضي، يكون حوالي 10 لتر /دقيقة (20 قدم ^مكعب / ساعة ) مناسبًا بشكل عام، بينما يُفضل حوالي 15 لتر/دقيقة (30 قدم ^مكعب /ساعة) لنقل المعدن الكروي . ويتطلب نمط نقل المعدن بالرش عادةً تدفقًا أكبر لغاز الحماية نظرًا لارتفاع مدخلات الحرارة وبالتالي كبر حوض اللحام. تتراوح كميات تدفق الغاز النموذجية بين 20 و 25 لترًا/دقيقة (40-50 قدمًا مكعبًا / ^ساعة ). ^{[ 13 ]}      

استُخدمت تقنية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) أيضًا كطريقة منخفضة التكلفة لطباعة الأجسام المعدنية ثلاثية الأبعاد . ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]} وقد طُوّرت العديد من طابعات ثلاثية الأبعاد مفتوحة المصدر لاستخدام هذه التقنية. ^{[ 27 ]} وتتنافس هذه المكونات المصنوعة من الألومنيوم مع المكونات المصنّعة بالطرق التقليدية من حيث المتانة الميكانيكية. ^{[ 28 ]} وبسبب عدم اكتمال اللحام في الطبقة الأولى، يمكن إزالة الأجزاء المطبوعة بتقنية GMAW ثلاثية الأبعاد من الركيزة باستخدام مطرقة. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

إن التقنيات اللازمة للحام باستخدام عملية GMAW بنجاح ليست معقدة، حيث يستطيع معظم الأفراد اكتساب مستوى معقول من الكفاءة في غضون أسابيع قليلة، شريطة تلقي التدريب المناسب وإتاحة الفرصة الكافية لإجراء عمليات لحام تجريبية. وكما هو الحال مع العديد من المهارات اليدوية الأخرى، فإن الخبرة والممارسة تؤديان إلى تطوير مستوى عالٍ من الكفاءة لدى اللحام (المشغل). وبما أن جزءًا كبيرًا من العملية مؤتمت، فإن GMAW يُعفي اللحام من عبء الحفاظ على طول القوس بدقة، بالإضافة إلى تغذية معدن الحشو إلى حوض اللحام (منطقة الانصهار) بالمعدل الصحيح، وهي عمليات منسقة مطلوبة في عمليات اللحام اليدوية الأخرى، مثل لحام القوس المعدني المحمي (اللحام بالقضيب).

يتطلب نجاح عملية اللحام باستخدام تقنية GMAW أن يحافظ اللحام على توجيه مسدس اللحام بشكل صحيح بالنسبة للوصلة المراد لحامها ، وأن يحافظ على معدل حركة منتظم على طول الوصلة لضمان اختراق كافٍ وتكوين خرزة لحام متماسكة. قد تتطلب الحركة على طول الوصلة أيضًا حركة متعرجة لضمان جودة اللحام، خاصةً عند اللحام عموديًا أو من الأعلى. خلال التدريب، يُنصح المتدربون بمراقبة الحافة الخلفية لبركة اللحام، وليس القوس الكهربائي، للتأكد من تقدمهم على طول الوصلة بالمعدل الأمثل.

يُعدّ توجيه مسدس اللحام بالنسبة للقطعة المراد لحامها أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر على كيفية توجيه طاقة القوس الكهربائي إلى القطع المكونة. في اللحام المثالي، يتحقق اختراق كامل بنسبة 100%، وهو ما يُنتج، نظريًا، لحامًا أقوى من القطع المكونة له، وذلك عند اقترانه بتراكم خرزة اللحام. عمليًا، لا يتحقق الاختراق الكامل، بل قد يكون غير مرغوب فيه. مع ذلك، يكون الاختراق أعمق ما يمكن عندما يكون سلك اللحام عموديًا تمامًا على السطح المراد لحامه. علاوة على ذلك، يميل ترسب معدن الحشو، الناتج عن انصهار سلك اللحام، إلى أن يكون منتظمًا عندما يكون السلك عموديًا.

عمليًا، لا يُعدّ التعامد مثاليًا دائمًا، بل قد لا يكون ممكنًا تحقيقه، إلا في حالة لحام وصلة تراكب أفقية. لذا، يُوجّه مسدس اللحام عادةً بحيث يُنصف السلك الزاوية بين السطحين المراد لحامهما. على سبيل المثال، عند لحام وصلة فيليه بزاوية 90 درجة، تُحقق زاوية سلك 45 درجة أفضل اختراق وترسيب للحشو. أما وصلة التراكب الأفقية، فتستفيد من زاوية أقل حدة لتوجيه طاقة القوس الكهربائي بشكل أكبر إلى القطعة السفلية، وطاقة أقل إلى حافة القطعة العلوية، وذلك لتجنب ذوبان الحافة.

زاوية الحركة، أو زاوية التوجيه، هي زاوية مسدس اللحام بالنسبة لاتجاه الحركة على طول الوصلة، ويجب أن تبقى عمودية تقريبًا. ^{[ 32 ]}  صُممت معظم مسدسات اللحام بحيث ينتج عن وضع المقبض موازيًا لسطح العمل زاوية توجيه مناسبة. مع ذلك، تختلف الزاوية المثلى باختلاف أنواع غازات الحماية وطريقة انتشارها. فمع الغازات الخاملة النقية، مثل الأرجون النقي، غالبًا ما يكون الجزء السفلي من الشعلة متقدمًا قليلًا عن الجزء العلوي، بينما يكون العكس صحيحًا عند استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون في جو اللحام. ^{[ 33 ]}

يُعد الحفاظ على مسافة ثابتة نسبيًا بين طرف سلك اللحام وسطح العمل ( مسافة بروز السلك ) أمرًا بالغ الأهمية. قد يؤدي البروز المفرط إلى انصهار سلك اللحام بعيدًا جدًا عن منطقة اللحام، مما يُسبب قوسًا كهربائيًا متقطعًا، واختراقًا سطحيًا، وترسيبًا ضعيفًا. كما قد يؤدي البروز المفرط إلى عدم تغطية غاز الحماية لمنطقة الانصهار بشكل كافٍ، مما يُسبب تلوثًا جويًا ولحامًا مساميًا وغير متين.

على النقيض، قد يؤدي عدم كفاية طول السلك البارز إلى زيادة معدل تراكم الشرر داخل فوهة المسدس، وفي الحالات القصوى، قد يتسبب في تلف طرف التلامس نتيجة احتراق السلك داخل الطرف. بدوره، قد يؤدي الاحتراق العكسي إلى انحشار السلك في الطرف وتوقفه عن الحركة، مما ينتج عنه تكتل السلك في آلية تغذية السلك في آلة اللحام. تختلف مسافة بروز السلك الصحيحة باختلاف عمليات وتطبيقات اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW)، حيث تُستخدم مسافة أقصر في اللحام الرأسي والعلوي. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

قد تتطلب عملية اللحام الموضعي، أي لحام الوصلات الرأسية أو العلوية، استخدام تقنية التداخل لضمان ترسب اللحام واختراقه بشكل صحيح. ويُعقّد هذه العملية ميل المعدن المنصهر إلى التسرب من حوض اللحام ("قطرات اللحام")، وهي مشكلة شائعة في الوصلات العلوية. تؤدي قطرات اللحام إلى تكوّن حفر وتقويض في المناطق التي من المفترض أن يندمج فيها اللحام مع المعادن الأساسية، مما ينتج عنه لحام ضعيف وخطر التصدع عند حافة اللحام. تعمل تقنية التداخل على تحريك منطقة الانصهار باستمرار للحد من كمية المعدن المترسب في أي نقطة. ثم يساعد التوتر السطحي في إبقاء المعدن المنصهر في حوض اللحام حتى يتصلب. في بعض الحالات، قد يتطلب الأمر معدل تدفق غاز واقٍ أعلى من المعتاد للحصول على لحام مُرضٍ. يتطلب تطوير مهارة اللحام الموضعي خبرة، ولكن عادةً ما يتقنها معظم المتدربين في مجال اللحام قبل الوصول إلى مستوى الحرفي الماهر .

قد تبدأ عملية اللحام العمودي من أسفل الوصلة وتتجه للأعلى، أو من الأعلى وتتجه للأسفل. تميل تقنية اللحام من الأسفل إلى الأعلى إلى إنتاج اختراق أعمق ولحام أقوى نظريًا. مع ذلك، يزداد احتمال تقطير اللحام، مما يؤدي إلى ظهور الحفر والتقويض المذكورين سابقًا، واللذين يمكن تجنبهما باستخدام تقنية نسج مناسبة. قد يمثل ازدياد تناثر اللحام مشكلة أيضًا. من ناحية أخرى، فإن تقنية اللحام من الأعلى إلى الأسفل أقل عرضة لتقطير اللحام، وتنتج عمومًا لحامات أكثر نعومة وجاذبية، ولكن باختراق أقل. تُعتبر تقنية اللحام من الأسفل إلى الأعلى هي التقنية المفضلة عمومًا مع المقاطع السميكة، على الرغم من أن استخدام ثاني أكسيد الكربون النقي عند لحام الفولاذ منخفض ومتوسط ​​الكربون بتقنية اللحام من الأعلى إلى الأسفل يمكن أن يزيد من الاختراق دون تدهور ملحوظ في المظهر.

إلى جانب امتلاك مهارات جيدة في استخدام مسدس اللحام، يجب أن يعرف اللحام كيفية ضبط ماكينة اللحام بشكل صحيح بما يتناسب مع خصائص قطعة اللحام، ونوع سلك اللحام، وغازات الحماية المستخدمة، وفي بعض الحالات، اتجاه الوصلة المراد لحامها. يتضمن هذا الضبط تحديد الجهد الكهربائي، وسرعة تغذية سلك اللحام، ومعدل تدفق الغاز، بالإضافة إلى استخدام فوهة مسدس اللحام المناسبة لتحقيق توزيع مثالي لغاز الحماية.

بمرور الوقت، يتسبب اللحام في تراكم رذاذ اللحام داخل الفوهة، مما يؤثر، عند تراكمه بكميات كافية، على توزيع الغاز، وقد يؤدي إلى لحامات غير متقنة. لذا، يتعين على اللحام تنظيف الفوهة ورأس اللحام دوريًا لإزالة الرذاذ. غالبًا ما يُسهم استخدام مُركّب مضاد للرذاذ على الفوهة ورأس اللحام في إبطاء معدل التراكم. يُباع هذا المُركّب في عبوة على شكل معجون (يُشار إليه غالبًا في هذا المجال باسم "مُعقّم رأس اللحام")، وفي عبوة بخاخ. قد يستخدم اللحامون المنتج الأخير لمنع تراكم الرذاذ على قطعة اللحام نفسها، وكذلك على أداة التثبيت التي تحمل مكونات اللحام.

يُعدّ كلٌّ من الخبث والمسامية من أكثر مشاكل الجودة شيوعًا في لحام GMAW . وإذا لم يتم التحكم بهما، فقد يؤديان إلى لحامات أضعف وأقل مرونة . ويُعدّ الخبث مشكلة شائعة بشكل خاص في لحامات GMAW للألمنيوم، وينتج عادةً عن جزيئات أكسيد الألومنيوم أو نتريد الألومنيوم الموجودة في القطب أو المواد الأساسية. يجب تنظيف الأقطاب وقطع العمل بفرشاة سلكية أو معالجتها كيميائيًا لإزالة الأكاسيد من السطح. كما يُسبب أي أكسجين مُلامس لحوض اللحام، سواءً من الغلاف الجوي أو غاز الحماية، تكوّن الخبث. ونتيجةً لذلك، من الضروري توفير تدفق كافٍ من غازات الحماية الخاملة، ويجب تجنب اللحام في الهواء المتحرك. ^{[ 38 ]}

في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، يُعدّ انحباس الغاز في حوض اللحام السبب الرئيسي للمسامية، ويحدث ذلك عندما يتصلب المعدن قبل خروج الغاز. قد ينشأ الغاز من شوائب في غاز الحماية أو على قطعة العمل، بالإضافة إلى قوس كهربائي طويل أو عنيف للغاية. عمومًا، ترتبط كمية الغاز المحبوس ارتباطًا مباشرًا بمعدل تبريد حوض اللحام. نظرًا لارتفاع موصليته الحرارية ، فإن لحامات الألومنيوم معرضة بشكل خاص لمعدلات التبريد العالية، وبالتالي لزيادة المسامية. للحدّ من ذلك، يجب تنظيف قطعة العمل والإلكترود، وخفض سرعة اللحام، وضبط التيار على مستوى عالٍ بما يكفي لتوفير مدخلات حرارية كافية ونقل مستقر للمعدن، ولكن على مستوى منخفض بما يكفي للحفاظ على استقرار القوس الكهربائي. كما يمكن أن يساعد التسخين المسبق في تقليل معدل التبريد في بعض الحالات عن طريق تقليل تدرج درجة الحرارة بين منطقة اللحام والمعدن الأساسي. ^{[ 39 ]}

قد يكون اللحام بالقوس الكهربائي، بأي شكل من أشكاله، خطيرًا إذا لم تُتخذ الاحتياطات اللازمة. ولأن لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) يستخدم قوسًا كهربائيًا، يجب على اللحامين ارتداء ملابس واقية مناسبة، بما في ذلك قفازات سميكة وسترات واقية طويلة الأكمام، لتقليل التعرض للقوس نفسه، وكذلك الحرارة الشديدة والشرر والمعادن الساخنة. قد يتسبب الإشعاع فوق البنفسجي الشديد للقوس في تلف الجلد المكشوف، مثل حروق الشمس، بالإضافة إلى حالة تُعرف باسم " عين القوس" ، وهي التهاب في القرنية ، أو في حالات التعرض المطول، تلف لا رجعة فيه لشبكية العين . تحتوي خوذات اللحام التقليدية على ألواح وجه داكنة لمنع هذا التعرض. تتميز تصميمات الخوذات الأحدث بلوح وجه من نوع الكريستال السائل يُصبح داكنًا تلقائيًا عند التعرض للقوس. غالبًا ما تُستخدم ستائر اللحام الشفافة، المصنوعة من غشاء بلاستيكي من كلوريد البولي فينيل ، لحماية العمال القريبين والمارة من التعرض للقوس. ^{[ 40 ]}

يتعرض عمال اللحام غالبًا للغازات الخطرة والجسيمات العالقة في الهواء. ينتج عن لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) دخان يحتوي على جزيئات من أنواع مختلفة من الأكاسيد، ويؤثر حجم هذه الجزيئات على سمية الأبخرة. تشكل الجزيئات الأصغر حجمًا خطرًا أكبر. قد تشكل تركيزات ثاني أكسيد الكربون والأوزون خطرًا في حال عدم كفاية التهوية. تشمل الاحتياطات الأخرى إبعاد المواد القابلة للاشتعال عن مكان العمل، وتوفير مطفأة حريق صالحة للاستخدام في مكان قريب. ^{[ 41 ]}

تُعتبر تقنية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) مع نقل المعدن الكروي الأقل تفضيلاً من بين الأنواع الثلاثة الرئيسية للحام GMAW، وذلك لميلها إلى إنتاج حرارة عالية، وسطح لحام رديء، وتناثر المعدن. طُوّرت هذه الطريقة في الأصل كوسيلة فعّالة من حيث التكلفة للحام الفولاذ باستخدام GMAW، لأنها تستخدم ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز واقٍ أقل تكلفة من الأرجون. ومما زاد من ميزتها الاقتصادية معدل الترسيب العالي، مما يسمح بسرعات لحام تصل إلى 110  مم/ث (250  بوصة/دقيقة). ^{[ 43 ]} أثناء عملية اللحام، تتراكم كرة من المعدن المنصهر من القطب الكهربائي على طرفه، وغالبًا ما تكون بأشكال غير منتظمة وقطر أكبر من قطر القطب نفسه. عندما تنفصل القطرة أخيرًا بفعل الجاذبية أو قصر الدائرة، تسقط على قطعة العمل، تاركةً سطحًا غير مستوٍ وغالبًا ما تتسبب في تناثر المعدن. ^{[ 44 ]} نتيجةً لكبر حجم القطرة المنصهرة، تقتصر هذه العملية عمومًا على أوضاع اللحام المسطحة والأفقية، وتتطلب قطع عمل أكثر سمكًا، وتنتج عنها حوض لحام أكبر. ^{[ 45 ] [ 46 ]}

أدت التطورات اللاحقة في لحام الفولاذ باستخدام تقنية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) إلى ظهور نوع مختلف يُعرف باسم نقل الدائرة القصيرة (SCT) أو اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز ذي القوس القصير، حيث يكون التيار أقل من التيار المستخدم في طريقة اللحام الكروي. ونتيجةً لانخفاض التيار، تقل كمية الحرارة المُدخلة في طريقة اللحام بالقوس القصير بشكل ملحوظ، مما يُتيح لحام مواد أرق مع تقليل التشوه والإجهاد المتبقي في منطقة اللحام. وكما هو الحال في اللحام الكروي، تتشكل قطرات منصهرة على طرف القطب، ولكن بدلاً من أن تسقط على حوض اللحام، فإنها تسد الفجوة بين القطب وحوض اللحام نتيجةً لانخفاض معدل تغذية السلك. يُسبب هذا قصرًا في الدائرة ويُطفئ القوس، ولكنه يُعاد إشعاله بسرعة بعد أن يسحب التوتر السطحي لحوض اللحام خرزة المعدن المنصهر من طرف القطب. تتكرر هذه العملية حوالي 100 مرة في الثانية، مما يجعل القوس يبدو ثابتًا للعين المجردة. يوفر هذا النوع من نقل المعدن جودة لحام أفضل وتناثرًا أقل من النوع الكروي، ويتيح اللحام في جميع الأوضاع، وإن كان ذلك بترسيب أبطأ لمادة اللحام. يُعد ضبط معايير عملية اللحام (الفولت، والأمبير، ومعدل تغذية السلك) ضمن نطاق ضيق نسبيًا أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على قوس كهربائي مستقر: عادةً ما بين 100 و200 أمبير عند 17 إلى 22 فولت لمعظم التطبيقات. كما أن استخدام نقل القوس القصير قد يؤدي إلى عدم الانصهار وعدم كفاية الاختراق عند لحام المواد السميكة، نظرًا لانخفاض طاقة القوس وتجمد حوض اللحام بسرعة. ^{[ 47 ]} ومثل النوع الكروي، لا يمكن استخدامه إلا على المعادن الحديدية. ^{[ 20 ] [ 48 ] [ 49 ]}

كانت تقنية نقل الرذاذ في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) أول طريقة لنقل المعدن تُستخدم في هذه التقنية، وهي مناسبة تمامًا للحام الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام غاز خامل كغاز واقٍ. في هذه العملية، يُمرر معدن قطب اللحام بسرعة على طول القوس الكهربائي المستقر من القطب إلى قطعة العمل، مما يُزيل تناثر المعدن بشكل كبير وينتج عنه لحام نهائي عالي الجودة. مع زيادة التيار والجهد إلى ما بعد نطاق نقل التيار في الدائرة القصيرة، يتحول نقل معدن قطب اللحام من كريات كبيرة إلى قطرات صغيرة ثم إلى تيار مُتبخر عند أعلى مستويات الطاقة. ^{[ 50 ]} نظرًا لأن هذا النوع من نقل الرذاذ المُتبخر في عملية لحام GMAW يتطلب جهدًا وتيارًا أعلى من نقل التيار في الدائرة القصيرة، ونتيجةً لزيادة مدخلات الحرارة وكبر مساحة حوض اللحام (لقطر معين لقطب اللحام)، فإنه يُستخدم عادةً فقط على قطع العمل التي يزيد سمكها عن 6.4  مم (0.25  بوصة). ^{[ 51 ]}

ونظرًا لكبر حجم حوض اللحام، غالبًا ما يقتصر استخدامه على أوضاع اللحام المسطحة والأفقية، ويُستخدم أحيانًا أيضًا في اللحامات العمودية. وهو غير عملي عمومًا في لحام الطبقة الجذرية. ^{[ 52 ]} وعند استخدام قطب كهربائي أصغر مع مدخلات حرارية أقل، تزداد مرونة استخدامه. ويبلغ معدل الترسيب الأقصى في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) بتقنية الرش القوسي حوالي 600  مم/ث (1500  بوصة/دقيقة). ^{[ 20 ] [ 43 ] [ 53 ]}

يُعدّ اللحام بالرش النبضي أحد أشكال تقنية نقل الرذاذ، ويعتمد على مبادئ نقل الرذاذ، ولكنه يستخدم تيارًا نبضيًا لإذابة سلك الحشو، مما يسمح بسقوط قطرة صغيرة من المعدن المنصهر مع كل نبضة. تسمح هذه النبضات بخفض متوسط ​​التيار، مما يقلل من إجمالي الحرارة المُدخلة، وبالتالي يقلل من حجم حوض اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة، مع إمكانية لحام القطع الرقيقة. يوفر النبض قوسًا كهربائيًا مستقرًا دون تناثر، نظرًا لعدم حدوث قصر في الدائرة. هذا يجعل العملية مناسبة لجميع المعادن تقريبًا، كما يمكن استخدام أسلاك لحام أكثر سمكًا. يمنح حوض اللحام الأصغر هذه التقنية مرونة أكبر، مما يسمح باللحام في جميع الأوضاع. بالمقارنة مع اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز ذي القوس القصير، تتميز هذه الطريقة بسرعة قصوى أبطأ نسبيًا (85  مم/ث أو 200  بوصة/دقيقة)، كما تتطلب أن يكون غاز الحماية في الأساس من الأرجون مع تركيز منخفض من ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الأمر مصدر طاقة خاصًا قادرًا على توفير نبضات تيار بتردد يتراوح بين 30 و400 نبضة في الثانية. ومع ذلك، اكتسبت هذه الطريقة شعبيةً واسعةً نظرًا لأنها تتطلب حرارةً أقل ويمكن استخدامها في لحام القطع الرقيقة، فضلًا عن المواد غير الحديدية. ^{[ 20 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]}