不銹鋼氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)(bao)(bao)(bao)護焊(han)(han)有(you)惰(duo)性(xing)(xing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)(bao)(bao)(bao)護焊(han)(han)和活化(hua)性(xing)(xing)(又(you)稱氧(yang)(yang)化(hua)性(xing)(xing))氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)(bao)(bao)(bao)護焊(han)(han)兩(liang)種。惰(duo)性(xing)(xing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)(bao)(bao)(bao)護焊(han)(han)用氣(qi)(qi)體(ti)(ti)有(you)氬(ya)(ya)、氦、氬(ya)(ya)-氨和氬(ya)(ya)-氫混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)(ti);活性(xing)(xing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)(bao)(bao)(bao)護焊(han)(han)用氣(qi)(qi)體(ti)(ti)有(you)氬(ya)(ya)、氧(yang)(yang)、氬(ya)(ya)二氧(yang)(yang)化(hua)碳和氬(ya)(ya)-氧(yang)(yang)-二氧(yang)(yang)化(hua)碳等(deng)混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。
一(yi)、氬氣(qi)(Ar)
氬氣(qi)(qi)是(shi)惰性(xing)氣(qi)(qi)體(ti),為單(dan)原子氣(qi)(qi)體(ti),它(ta)不(bu)與(yu)焊縫金(jin)屬起化(hua)(hua)學作用,密度(du)比空氣(qi)(qi)大37%,使用時(shi)不(bu)易(yi)飄浮(fu)失散,所(suo)以是(shi)一種理想的(de)(de)保護(hu)氣(qi)(qi)體(ti)。氬氣(qi)(qi)的(de)(de)熱(re)導率小,高溫時(shi)不(bu)分解吸熱(re),電弧(hu)在(zai)氬氣(qi)(qi)中燃燒時(shi)熱(re)量損失少,電離熱(re)低,故在(zai)各類氣(qi)(qi)體(ti)保護(hu)焊中氬氣(qi)(qi)保護(hu)焊的(de)(de)電弧(hu)燃燒穩(wen)定(ding)性(xing)最好。特別在(zai)熔化(hua)(hua)極氬弧(hu)焊時(shi)焊絲金(jin)屬很易(yi)呈穩(wen)定(ding)的(de)(de)軸向(xiang)射流(liu)過(guo)渡(du),且飛(fei)濺(jian)小。在(zai)熔化(hua)(hua)焊時(shi)得到廣泛的(de)(de)應(ying)用。
氬氣是分餾液態空氣的副產品,所以其中常含有一定數量的氧、氮、二氧化碳及水分,會直接影響焊縫質量。因此,對氬氣的純度有一定的要求,氬氣作為不銹鋼焊(han)接的保護氣體時,其純度(體積分數)要大于或等于99.9%。
有關氬氣(qi)的質量技術指(zhi)標,執行(xing)GB/T 4842-2006《氬》的規(gui)定,見(jian)表2-48。
二、氦氣(qi)
氦氣(qi)(qi)(He)與(yu)氬氣(qi)(qi)一(yi)樣,是(shi)一(yi)種(zhong)無色、無味的惰性氣(qi)(qi)體,不與(yu)其他元(yuan)素組成化合物,不溶于焊(han)縫金屬,是(shi)一(yi)種(zhong)單原(yuan)子氣(qi)(qi)體。與(yu)氬氣(qi)(qi)相(xiang)比,性質有(you)下列特(te)點。
①. 在(zai)氬氣中容易引弧(hu),電弧(hu)燃(ran)燒穩定而(er)且(qie)柔和,氦氣則較差。
②. 同樣的電流(liu)和弧長,氦的電離勢高(gao),氨弧的電壓(ya)明顯(xian)比氬(ya)弧高(gao),所(suo)以氨弧的溫度(du)高(gao),發熱(re)(re)大(da)且(qie)(qie)集中,這是(shi)氦弧焊(han)(han)的最(zui)大(da)優點。同時氦的熱(re)(re)傳導系(xi)數(shu)大(da),有利(li)于向被焊(han)(han)區輸(shu)熱(re)(re),所(suo)以在(zai)同等電流(liu)和弧長條件下,鎢極(ji)氨弧焊(han)(han)的焊(han)(han)接速度(du)可(ke)(ke)比鎢極(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)快30%~40%,且(qie)(qie)可(ke)(ke)獲得熔深較(jiao)大(da)的窄焊(han)(han)縫,焊(han)(han)接熱(re)(re)影(ying)響區也明顯(xian)減小。
③. 氦氣的密(mi)度小,不易(yi)形成良好的保護罩,為了獲得同樣的保護效果,氮氣流(liu)量必須比氬氣流(liu)量大2~3倍。
由于氦氣價(jia)格昂貴(gui),所以應用受到(dao)限(xian)制。氦氣的技(ji)術要求見表2-49。
三、氬-氦混合氣(qi)體
氬(ya)氣(qi)電弧穩(wen)定柔和,陰極(ji)清理作用好;氦氣(qi)電弧發熱量大且集(ji)中,有較(jiao)大的熔深。采(cai)用氬(ya)-氦混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)可(ke)以取(qu)長補短(duan)。其混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)的體(ti)積分數通常(chang)為ψH。75%~80%+ψAr25%~20%。
四、氫氣
氫氣(H2)是無色無臭的可燃性氣體。氫的相對原子質量最小,可溶于水,導熱性能好,分解時吸收大量的分解熱。在氬氣保護焊時,加入適量氫,可增大母材金屬的輸入熱,提高電弧電壓,從而提高熱功率,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氣孔的作用。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ψAr85%+ψH215%,采用此混合保護氣焊接母材厚度為1.6mm以下的不銹鋼對接接頭時,焊接速度可比純氬保護氣快50%。
氫(qing)氣(qi)的(de)技術要求見表2-50。
五、氬-氧-CO2三元混合氣體
焊接不銹鋼時,在氬氣中加入適量的氧和CO2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:可克服陰極漂移現象,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,易實現單面焊背面成形的工藝。
六、二氧化碳(CO2)
二氧化碳是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用CO2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CO2(按容積的80%計),剩余約20%的空間則充滿氣化了的CO2。液態CO2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CO2一起揮發并混入CO2氣體中,一起進入焊接區,成為主要的有害雜質,故焊前必須采取下列措施減少水分。
①. 將新(xin)灌氣瓶倒置(zhi)2h,開啟閥(fa)門將沉積在下部的水排出(chu)(一般排2~3次,每次間隔約30min),放水結束后將氣瓶放正。
②. 使(shi)用(yong)前先放(fang)氣2~3min,因為上部的氣體一般含(han)有較多的空氣和水(shui)分。
③. 在氣路中設置高壓干燥器和低壓干燥器,進一步減少CO2中的水分。一般用硅膠或脫水硫酸銅作干燥劑,吸水后可加熱烘去水后多次重復使用。
④. 當瓶中氣壓降低到0.2MPa以下時,不得再使用。焊接用CO2的技術要求見表2-51。
七、氧氣(O2)
氧在常溫狀態和大氣壓下,是無色無味的氣體。在標準狀態下,氧氣密度為1.43kg/m3,比空氣重(空氣密度為1.29kg/m3)。氧氣本身不能燃燒,是一種活潑的助燃氣體。高壓氧與油脂接觸會自燃,并可能爆炸。
氧氣常用作惰性氣體(ti)保護(hu)焊的(de)附加氣體(ti),但不超過(guo)混合(he)氣體(ti)體(ti)積分(fen)數的(de)2.0%。在熔(rong)化極氬氣保護(hu)焊時加入(ru)氧,可(ke)以細化熔(rong)滴,降低(di)射流(liu)過(guo)渡的(de)臨界電流(liu),克服電弧(hu)陰極斑點飄移,增加母材輸入(ru)熱,從而(er)提高焊接(jie)速(su)度。
工業氧(yang)氣的技術要(yao)求(qiu)見表(biao)2-52。