不(bu)銹鋼氣體(ti)保(bao)(bao)護(hu)焊(han)有惰性氣體(ti)保(bao)(bao)護(hu)焊(han)和活性(又稱氧化性)氣體(ti)保(bao)(bao)護(hu)焊(han)兩種。惰性氣體(ti)保(bao)(bao)護(hu)焊(han)有氬(ya)、氦、氬(ya)-氦和氬(ya)-氫混合氣體(ti);活性氣體(ti)保(bao)(bao)護(hu)焊(han)用氣體(ti)有氬(ya)-氧、氬(ya)-三(san)氧化碳和氬(ya)-氧一二氧化碳等混合氣體(ti)。
1. 氬(ya)氣
氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(Ar)是(shi)惰(duo)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti),為單原(yuan)子氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti),它不(bu)與焊(han)縫金屬起(qi)化(hua)學(xue)作(zuo)用,密度是(shi)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)1.4倍,使用時(shi)不(bu)易漂浮(fu)失散(san),所以是(shi)一種(zhong)理想的(de)保(bao)護氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)熱導率小,高(gao)溫時(shi)不(bu)分解(jie)吸熱,電弧(hu)在(zai)(zai)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中燃燒時(shi)熱量損失少,電離(li)勢低,故在(zai)(zai)各(ge)類(lei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)中氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)保(bao)護焊(han)的(de)電弧(hu)燃燒穩定性(xing)最(zui)好。特(te)別是(shi)在(zai)(zai)熔化(hua)極氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)時(shi),焊(han)絲金屬很容易呈穩定的(de)軸向射流過(guo)渡,且(qie)飛濺(jian)小。在(zai)(zai)熔化(hua)焊(han)時(shi)得到廣(guang)泛(fan)的(de)應用。
氬氣(qi)是(shi)分(fen)餾(liu)液態空(kong)氣(qi)的(de)副產品,所以(yi)其(qi)中(zhong)常含有一(yi)定數(shu)量的(de)氧、氮、二氧化碳及水分(fen),會(hui)直(zhi)接影(ying)響焊(han)縫質(zhi)量。有關氬氣(qi)的(de)技術指標(GB/T 4842-2006)見表2-30,純氬作(zuo)為不銹鋼焊(han)接的(de)保(bao)護氣(qi)體時,可(ke)以(yi)滿(man)足要求(qiu);高純氬應用在有色金屬或屬的(de)氣(qi)3體保(bao)護焊(han)中(zhong)。

2. 氦氣
氦氣(qi)(He)與氬氣(qi)一(yi)樣是一(yi)種無(wu)色、無(wu)味、無(wu)毒、無(wu)污染的(de)惰性(xing)氣(qi)體(ti),不與其(qi)他元素組成化合物,不溶于(yu)焊縫(feng)金(jin)屬,是一(yi)種單原子氣(qi)體(ti)。與氬氣(qi)相比,性(xing)質(zhi)有下列特點:
a. 在氬氣中容易引弧,電弧燃(ran)燒(shao)穩(wen)定而且柔和(he),氦氣則(ze)較差。
b. 氦(hai)氣(qi)比氬氣(qi)的電(dian)(dian)離電(dian)(dian)壓高,在(zai)同(tong)(tong)樣電(dian)(dian)流和弧(hu)長時,氦(hai)氣(qi)的電(dian)(dian)離勢高,氦(hai)弧(hu)的電(dian)(dian)壓都明顯比氬弧(hu)高,所(suo)以(yi)氦(hai)弧(hu)的溫度高,發熱(re)(re)大且集中,這是(shi)氦(hai)弧(hu)焊(han)的最大優(you)點。同(tong)(tong)時氦(hai)的熱(re)(re)導率大,有利于向被焊(han)區輸熱(re)(re),所(suo)以(yi)在(zai)同(tong)(tong)等電(dian)(dian)流和弧(hu)長條件下,鎢(wu)極氦(hai)弧(hu)焊(han)的焊(han)接(jie)速度可比鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)快30%~40%,且可獲得熔深較大的窄(zhai)焊(han)縫,焊(han)接(jie)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)(de)密度小,僅為(wei)空氣(qi)的(de)(de)0.14倍(bei),不易形成良好的(de)(de)保(bao)護罩。為(wei)了獲(huo)得與(yu)氬(ya)氣(qi)同樣的(de)(de)保(bao)護效果,氦氣(qi)流量必須比氬(ya)氣(qi)大2~3倍(bei)。
d. 氦氣(qi)的(de)氣(qi)體體積(ji)比(bi)較(jiao)輕(qing)(密度小),又(you)具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)擴散速度和對設(she)備有(you)特別高(gao)的(de)靈敏(min)度,在封閉的(de)系統內又(you)能保(bao)持較(jiao)長時間的(de)穩定性,所(suo)以可以用來(lai)(lai)作為(wei)一次性非破壞性檢(jian)驗的(de)氣(qi)體,來(lai)(lai)檢(jian)測(ce)結構中微量穿透性的(de)缺陷。
由(you)于氦氣價(jia)格昂(ang)貴,所以應用受(shou)到限(xian)制。純(chun)氦、高純(chun)氦和(he)超純(chun)氦的技術(shu)要求見表2-31。

3. 氬-氦混合氣體
氬(ya)氣(qi)電(dian)弧(hu)穩定柔和(he),陰極清理(li)作用好;氦(hai)氣(qi)電(dian)弧(hu)發熱量大且(qie)集(ji)中,有較大的熔深。采用氬(ya)-氦(hai)混合氣(qi)體(ti)(ti)可以取(qu)長(chang)補短。其混合氣(qi)體(ti)(ti)的體(ti)(ti)積分數通常(chang)為中(He)75%~80%+φ(Ar)25%~20%。
4. 氫(qing)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。

5. 二氧化碳
二氧(yang)化(hua)碳是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用二氧化碳(tan)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(jiang)新灌氣瓶倒(dao)置2h,開啟閥(fa)門將(jiang)沉(chen)積在下部的水排出(chu)(一般(ban)排2~3次,每次間隔約30min),放水結束后仍(reng)將(jiang)氣瓶倒(dao)正。
b. 使用前先放氣(2~3min),因為(wei)上部的氣體(ti)一般含較(jiao)多的空氣和水分。
c. 在氣路中設置高壓干燥器和低壓干燥器,進一步減少二氧化碳(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。此時液態二氧化(hua)碳(tan)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(yang)(yang)-二氧(yang)(yang)化(hua)碳三元混合氣體(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。

