不(bu)銹鋼氣(qi)(qi)(qi)體保(bao)護焊有(you)惰(duo)性(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體保(bao)護焊和活性(xing)(xing)(又(you)稱氧(yang)化(hua)性(xing)(xing))氣(qi)(qi)(qi)體保(bao)護焊兩種。惰(duo)性(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體保(bao)護焊有(you)氬(ya)、氦(hai)、氬(ya)-氦(hai)和氬(ya)-氫混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體;活性(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體保(bao)護焊用氣(qi)(qi)(qi)體有(you)氬(ya)-氧(yang)、氬(ya)-三氧(yang)化(hua)碳和氬(ya)-氧(yang)一二氧(yang)化(hua)碳等混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體。


1. 氬氣 


  氬(ya)氣(Ar)是(shi)惰性氣體(ti),為單原子(zi)氣體(ti),它不與焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)起化學作(zuo)用(yong),密度是(shi)空氣的(de)(de)(de)1.4倍,使用(yong)時(shi)(shi)不易漂浮(fu)失(shi)(shi)散,所以是(shi)一種理(li)想的(de)(de)(de)保護氣體(ti)。氬(ya)氣的(de)(de)(de)熱(re)導率(lv)小,高溫(wen)時(shi)(shi)不分解吸(xi)熱(re),電弧(hu)(hu)在(zai)氬(ya)氣中燃(ran)燒(shao)時(shi)(shi)熱(re)量損失(shi)(shi)少(shao),電離勢低,故在(zai)各類(lei)氣體(ti)保護焊(han)(han)(han)(han)(han)中氬(ya)氣保護焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)電弧(hu)(hu)燃(ran)燒(shao)穩定性最好。特別是(shi)在(zai)熔化極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi),焊(han)(han)(han)(han)(han)絲金屬(shu)很容易呈穩定的(de)(de)(de)軸向射流(liu)過渡,且飛濺小。在(zai)熔化焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)得到廣泛的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)。

氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)是分(fen)餾(liu)液(ye)態空氣(qi)(qi)(qi)的副產品,所以(yi)其中常含有(you)一定數量的氧(yang)(yang)、氮、二氧(yang)(yang)化碳及水分(fen),會直接影響焊縫質量。有(you)關氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)的技(ji)術指標(GB/T 4842-2006)見表(biao)2-30,純(chun)氬(ya)作(zuo)為不銹鋼焊接的保護氣(qi)(qi)(qi)體(ti)時(shi),可以(yi)滿足要求(qiu);高純(chun)氬(ya)應(ying)用(yong)在有(you)色金屬或屬的氣(qi)(qi)(qi)3體(ti)保護焊中。


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2. 氦氣


  氦(hai)氣(qi)(He)與氬(ya)氣(qi)一樣(yang)是一種無(wu)(wu)色、無(wu)(wu)味、無(wu)(wu)毒、無(wu)(wu)污染(ran)的惰性(xing)(xing)氣(qi)體,不與其他元素組成(cheng)化合物,不溶于(yu)焊縫金(jin)屬,是一種單原子氣(qi)體。與氬(ya)氣(qi)相比,性(xing)(xing)質有下列特點(dian):


    a. 在氬氣中(zhong)容易引弧,電(dian)弧燃燒穩定而且柔(rou)和,氦(hai)氣則較差。


    b. 氦(hai)氣比(bi)氬(ya)氣的(de)電離電壓高,在(zai)同樣電流和弧(hu)長時,氦(hai)氣的(de)電離勢高,氦(hai)弧(hu)的(de)電壓都明顯比(bi)氬(ya)弧(hu)高,所以(yi)氦(hai)弧(hu)的(de)溫度高,發熱(re)(re)大(da)且集中,這(zhe)是氦(hai)弧(hu)焊(han)的(de)最大(da)優點。同時氦(hai)的(de)熱(re)(re)導率(lv)大(da),有利于(yu)向被(bei)焊(han)區輸熱(re)(re),所以(yi)在(zai)同等(deng)電流和弧(hu)長條件(jian)下(xia),鎢極(ji)氦(hai)弧(hu)焊(han)的(de)焊(han)接速(su)度可比(bi)鎢極(ji)氬(ya)弧(hu)焊(han)快30%~40%,且可獲得(de)熔深較大(da)的(de)窄(zhai)焊(han)縫(feng),焊(han)接熱(re)(re)影響區也明顯減小。


      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. 氦氣(qi)的(de)密(mi)度小(xiao),僅為(wei)空氣(qi)的(de)0.14倍,不易形成良好(hao)的(de)保護(hu)罩(zhao)。為(wei)了獲得(de)與氬(ya)氣(qi)同樣的(de)保護(hu)效果,氦氣(qi)流量必須比氬(ya)氣(qi)大2~3倍。


    d. 氦氣(qi)的(de)(de)氣(qi)體(ti)體(ti)積比較輕(密度(du)小),又(you)具(ju)有(you)較高的(de)(de)擴散速度(du)和(he)對(dui)設備有(you)特(te)別高的(de)(de)靈敏度(du),在封閉的(de)(de)系統內又(you)能保(bao)持較長時間的(de)(de)穩定性(xing),所以(yi)可(ke)以(yi)用來作為一次(ci)性(xing)非破壞(huai)性(xing)檢驗的(de)(de)氣(qi)體(ti),來檢測結構中微量穿透性(xing)的(de)(de)缺陷(xian)。


    由(you)于氦氣(qi)價(jia)格(ge)昂貴,所以應用受到限(xian)制(zhi)。純氦、高純氦和超純氦的(de)技術要求見表2-31。


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3. 氬-氦混(hun)合氣體(ti)


  氬(ya)氣(qi)(qi)電弧穩定柔和,陰極清理(li)作用好;氦氣(qi)(qi)電弧發熱量大(da)且集中,有較大(da)的熔深。采用氬(ya)-氦混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)可以(yi)取長補短。其混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)的體(ti)積分數通常(chang)為中(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. 二氧化碳(tan) 


  二氧化(hua)碳(tan)是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用二(er)氧化碳都是液態,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的液態二氧化碳(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(er)氧化碳(tan)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. 將新灌氣瓶倒置2h,開啟(qi)閥門將沉積(ji)在下部的(de)水(shui)排出(chu)(一般(ban)排2~3次(ci),每次(ci)間隔約(yue)30min),放(fang)水(shui)結束(shu)后仍將氣瓶倒正(zheng)。


    b. 使用(yong)前先放(fang)氣(qi)(2~3min),因為上部的(de)氣(qi)體(ti)一(yi)般含較多的(de)空氣(qi)和(he)水分(fen)。


    c. 在氣路中設置高壓干燥器和低壓干燥器,進一步減少二氧化(hua)碳(tan)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(hua)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(er)氧化碳三元混(hun)合氣體(ti) 


  焊接不銹鋼時,在氬氣中加入適量的氧和二(er)氧化碳(tan)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。