不銹鋼氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護焊有(you)惰性(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護焊和活性(xing)(xing)(又稱氧(yang)(yang)化性(xing)(xing))氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護焊兩種。惰性(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護焊有(you)氬、氦(hai)、氬-氦(hai)和氬-氫(qing)混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti);活性(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護焊用氣(qi)(qi)(qi)體(ti)有(you)氬-氧(yang)(yang)、氬-三(san)氧(yang)(yang)化碳(tan)和氬-氧(yang)(yang)一(yi)二氧(yang)(yang)化碳(tan)等混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。


1. 氬氣 


  氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)(Ar)是惰性氣(qi)(qi)(qi)體,為單(dan)原子氣(qi)(qi)(qi)體,它不(bu)與焊(han)(han)(han)縫金屬起化(hua)學作(zuo)用,密度是空氣(qi)(qi)(qi)的1.4倍(bei),使用時(shi)不(bu)易漂浮失散,所以(yi)是一(yi)種理(li)想的保(bao)護(hu)氣(qi)(qi)(qi)體。氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)的熱(re)導率小,高溫時(shi)不(bu)分解吸熱(re),電弧在氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)燃燒時(shi)熱(re)量損失少,電離(li)勢低,故在各(ge)類(lei)氣(qi)(qi)(qi)體保(bao)護(hu)焊(han)(han)(han)中(zhong)(zhong)氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)保(bao)護(hu)焊(han)(han)(han)的電弧燃燒穩定性最好。特(te)別是在熔化(hua)極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)時(shi),焊(han)(han)(han)絲金屬很容易呈穩定的軸向射流過渡,且飛(fei)濺小。在熔化(hua)焊(han)(han)(han)時(shi)得到廣泛的應(ying)用。

氬氣是分(fen)(fen)餾液(ye)態空氣的(de)副(fu)產品,所(suo)以其中(zhong)常(chang)含有一(yi)定數量(liang)的(de)氧、氮、二氧化碳及(ji)水分(fen)(fen),會(hui)直接(jie)影響焊(han)縫質量(liang)。有關氬氣的(de)技術(shu)指標(GB/T 4842-2006)見表2-30,純氬作為不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)的(de)保護氣體時,可以滿足要(yao)求;高純氬應用(yong)在(zai)有色金屬或屬的(de)氣3體保護焊(han)中(zhong)。


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2. 氦氣


  氦氣(He)與氬氣一樣是一種無色、無味、無毒、無污染的惰性氣體(ti),不與其(qi)他元素組成(cheng)化合物,不溶于焊(han)縫金屬,是一種單原子氣體(ti)。與氬氣相比,性質(zhi)有下(xia)列(lie)特點:


    a. 在氬氣(qi)中容易引(yin)弧,電(dian)弧燃燒穩定而且柔和,氦氣(qi)則(ze)較差。


    b. 氦(hai)氣(qi)(qi)比(bi)(bi)氬(ya)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)電離電壓(ya)高,在(zai)同(tong)(tong)樣(yang)電流和弧(hu)(hu)長時(shi),氦(hai)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)電離勢高,氦(hai)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)電壓(ya)都明顯比(bi)(bi)氬(ya)弧(hu)(hu)高,所以(yi)氦(hai)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)溫度高,發(fa)熱(re)大(da)(da)且(qie)集中,這(zhe)是氦(hai)弧(hu)(hu)焊的(de)(de)(de)最(zui)大(da)(da)優(you)點。同(tong)(tong)時(shi)氦(hai)的(de)(de)(de)熱(re)導率大(da)(da),有利于(yu)向(xiang)被焊區輸熱(re),所以(yi)在(zai)同(tong)(tong)等(deng)電流和弧(hu)(hu)長條件下(xia),鎢極氦(hai)弧(hu)(hu)焊的(de)(de)(de)焊接(jie)速度可比(bi)(bi)鎢極氬(ya)弧(hu)(hu)焊快(kuai)30%~40%,且(qie)可獲(huo)得熔深較大(da)(da)的(de)(de)(de)窄焊縫(feng),焊接(jie)熱(re)影響區也(ye)明顯減小。


      單獨用氦氣作為保護氣體時,在任何焊接電流時都不能實現軸向射流過渡,常常產生較多的飛濺和較粗的焊縫表面。而氬氣保護中焊接電流較小時為大熔滴過渡,當焊接電流超過臨界值時,將會形成軸向射流過渡(例如,保護氣體的體積分數99% Ar~1%O2,不銹鋼焊絲直徑為1.2mm時,其臨界電流為225A)。通常,用Ar-He混合氣體保護進行焊接,既可以改善焊縫成形,又能得到理想的穩定的熔滴過渡。


    c. 氦(hai)氣(qi)(qi)(qi)的密度小,僅為空(kong)氣(qi)(qi)(qi)的0.14倍(bei),不易形成(cheng)良好的保(bao)護(hu)罩。為了獲得與氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)同樣的保(bao)護(hu)效(xiao)果,氦(hai)氣(qi)(qi)(qi)流量必須(xu)比氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)大2~3倍(bei)。


    d. 氦氣的(de)(de)(de)氣體(ti)體(ti)積(ji)比較(jiao)(jiao)輕(密度小),又具有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)擴散速度和(he)對設備有(you)特(te)別(bie)高的(de)(de)(de)靈敏度,在(zai)封閉的(de)(de)(de)系統內又能保持較(jiao)(jiao)長時間的(de)(de)(de)穩定(ding)性,所以可(ke)以用來(lai)作為一次性非破壞性檢驗(yan)的(de)(de)(de)氣體(ti),來(lai)檢測結構中微(wei)量(liang)穿透(tou)性的(de)(de)(de)缺陷。


    由(you)于氦(hai)氣價(jia)格(ge)昂貴,所以應用受到限制。純氦(hai)、高(gao)純氦(hai)和超純氦(hai)的技(ji)術要求(qiu)見表2-31。


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3. 氬-氦混合氣體


  氬氣電(dian)弧(hu)(hu)穩定柔和(he),陰極清(qing)理作用好;氦(hai)氣電(dian)弧(hu)(hu)發(fa)熱量大(da)(da)且集中(zhong),有較大(da)(da)的熔深(shen)。采(cai)用氬-氦(hai)混合(he)氣體(ti)可(ke)以取長補短。其混合(he)氣體(ti)的體(ti)積分(fen)數(shu)通常為中(zhong)(He)75%~80%+φ(Ar)25%~20%。



4. 氫氣 


  氫氣(H2)是無色無嗅的可燃性氣體。氫的相對原子質量最小,可溶于水,導熱性能好,氫分子分解為氫原子時吸收大量分解熱。在氬氣保護焊時,加入適量氫,可增大母材金屬的熱輸入,提高電弧電壓,從而可提高熱功率,增加熔透性且提高焊接速度和生產效率。同時還能防止焊縫產生咬邊和抑制CO氣孔的生成。氬-氫混合氣體的應用只限于焊接不銹鋼、鎳基合金,因為氫在一定含量范圍內對這些材料不會產生有害的冶金影響。常用的氣體成分是Φ(Ar)85%+Φ(H2)15%,采用此混合保護氣焊接厚度為1.6mm以下的不銹鋼對接接頭時,焊接速度可比純氬保護快50%。氫氣的技術要求見表2-32。


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5. 二(er)氧化碳 


  二氧化碳是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用二氧化(hua)碳都是液態,常溫下即可氣化,使用方便、經濟。一個容積為40L的標準鋼瓶即可裝入25kg的液態二(er)氧(yang)化碳(按容積的80%計),剩余約20%的空間則充滿氣化了的二(er)氧化(hua)碳。液態二氧化碳中可溶解質量分數為0.05%的水,多余的水則成自由狀態沉于瓶底。這些水在焊接過程中隨著二氧化碳一起揮發并混入二氧化碳氣體中,一起進入焊接區,成為主要有害雜質,故焊前必須采取下列措施來減少水分。


    a. 將新灌氣(qi)瓶倒置(zhi)2h,開啟閥門將沉積(ji)在下部的水排出(一(yi)般排2~3次,每次間隔約30min),放水結束后仍將氣(qi)瓶倒正(zheng)。


    b. 使用前(qian)先放氣(2~3min),因為(wei)上部(bu)的氣體一般含較多的空(kong)氣和水分。


    c. 在氣路中設置高壓干燥器和低壓干燥器,進一步減少二(er)氧化碳中的水分。一般用硅膠或脫水硫酸銅作干燥劑,可烘去水后多次重復使用。


    d. 當瓶中氣壓降低到0.1MPa以下時,不再使用。此時液態二(er)氧(yang)化碳已揮發完,瓶內氣體壓力隨氣體消耗而降低,水分分壓卻相對增大,若繼續使用,焊縫金屬將會產生氣孔。


  二氧化碳是藥芯焊絲氣體保護焊的主要保護氣體之一。工業液體二氧化碳的技術要求見表2-33。



6. 氬-氧-二氧化碳三元混合(he)氣體 


  焊接不銹鋼時,在氬氣中加入適量的氧和二氧化碳氣體,可使保護氣體的氧化性增強。當焊絲采用噴射形式過渡到焊接熔池時,具有下列優點:可克服陰極飄移現象,使焊接電弧燃燒穩定;焊接過程中飛濺減少,焊縫成形良好;還可以減少咬邊現象,易實現單面焊雙面成形的工藝。