不(bu)銹(xiu)鋼氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)有(you)惰性氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)和活性(又(you)稱氧(yang)(yang)化(hua)性)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)兩種。惰性氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)有(you)氬(ya)、氦(hai)、氬(ya)-氦(hai)和氬(ya)-氫混合(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti);活性氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)用氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)有(you)氬(ya)-氧(yang)(yang)、氬(ya)-三氧(yang)(yang)化(hua)碳和氬(ya)-氧(yang)(yang)一二氧(yang)(yang)化(hua)碳等混合(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。


1. 氬(ya)氣 


  氬氣(qi)(qi)(qi)(Ar)是(shi)(shi)惰(duo)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti),為單原子氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti),它(ta)不(bu)與(yu)焊縫(feng)金(jin)屬起化(hua)學作用(yong)(yong),密度是(shi)(shi)空氣(qi)(qi)(qi)的1.4倍(bei),使用(yong)(yong)時不(bu)易漂(piao)浮失散,所以是(shi)(shi)一(yi)種理想的保護(hu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。氬氣(qi)(qi)(qi)的熱(re)導(dao)率(lv)小,高(gao)溫(wen)時不(bu)分解吸(xi)熱(re),電(dian)弧在氬氣(qi)(qi)(qi)中燃燒時熱(re)量損失少,電(dian)離勢低,故在各類(lei)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)保護(hu)焊中氬氣(qi)(qi)(qi)保護(hu)焊的電(dian)弧燃燒穩(wen)定(ding)性(xing)最好(hao)。特別是(shi)(shi)在熔(rong)化(hua)極氬弧焊時,焊絲(si)金(jin)屬很容(rong)易呈(cheng)穩(wen)定(ding)的軸(zhou)向(xiang)射流過渡,且飛濺小。在熔(rong)化(hua)焊時得到廣泛(fan)的應用(yong)(yong)。

氬(ya)(ya)氣是(shi)分(fen)餾液(ye)態空(kong)氣的(de)(de)副產品(pin),所以(yi)其中(zhong)常含有一(yi)定數(shu)量的(de)(de)氧、氮(dan)、二氧化碳(tan)及水分(fen),會(hui)直接影(ying)響焊縫(feng)質量。有關氬(ya)(ya)氣的(de)(de)技術指標(GB/T 4842-2006)見表2-30,純(chun)氬(ya)(ya)作為(wei)不銹鋼焊接的(de)(de)保護氣體(ti)時,可以(yi)滿足要求(qiu);高純(chun)氬(ya)(ya)應用(yong)在有色金屬(shu)或屬(shu)的(de)(de)氣3體(ti)保護焊中(zhong)。


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2. 氦氣(qi)


  氦氣(He)與(yu)(yu)氬(ya)氣一樣(yang)是(shi)一種無(wu)色、無(wu)味、無(wu)毒、無(wu)污染的惰(duo)性氣體(ti),不與(yu)(yu)其(qi)他元素組成化合物(wu),不溶于焊縫金屬,是(shi)一種單原子氣體(ti)。與(yu)(yu)氬(ya)氣相比(bi),性質有(you)下列(lie)特點:


    a. 在氬(ya)氣中容易引弧,電(dian)弧燃燒穩(wen)定(ding)而且柔和(he),氦氣則(ze)較差。


    b. 氦氣比(bi)(bi)氬氣的(de)電離(li)電壓高(gao)(gao),在(zai)同樣電流和弧(hu)(hu)長(chang)時,氦氣的(de)電離(li)勢(shi)高(gao)(gao),氦弧(hu)(hu)的(de)電壓都明顯(xian)比(bi)(bi)氬弧(hu)(hu)高(gao)(gao),所以氦弧(hu)(hu)的(de)溫度高(gao)(gao),發(fa)熱(re)大(da)且集中,這(zhe)是氦弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的(de)最大(da)優點。同時氦的(de)熱(re)導率大(da),有利于(yu)向被焊(han)(han)(han)區輸熱(re),所以在(zai)同等電流和弧(hu)(hu)長(chang)條件下,鎢極氦弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)速(su)度可比(bi)(bi)鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)快30%~40%,且可獲得熔(rong)深較大(da)的(de)窄焊(han)(han)(han)縫(feng),焊(han)(han)(han)接(jie)熱(re)影(ying)響(xiang)區也(ye)明顯(xian)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)氣的密度小,僅(jin)為(wei)空氣的0.14倍(bei),不易(yi)形成良好的保護罩。為(wei)了獲(huo)得與氬氣同(tong)樣的保護效果,氦(hai)氣流量必須比氬氣大2~3倍(bei)。


    d. 氦(hai)氣的(de)(de)氣體體積比較(jiao)輕(密度(du)(du)小),又具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)擴散速度(du)(du)和對設備有特別高(gao)的(de)(de)靈敏度(du)(du),在封閉的(de)(de)系統內又能(neng)保(bao)持(chi)較(jiao)長(chang)時間(jian)的(de)(de)穩定(ding)性,所以可以用來作為一次(ci)性非破壞(huai)性檢驗的(de)(de)氣體,來檢測結構中微量穿(chuan)透性的(de)(de)缺陷(xian)。


    由于氦(hai)氣價格(ge)昂(ang)貴(gui),所以應用受到(dao)限制。純(chun)氦(hai)、高純(chun)氦(hai)和超純(chun)氦(hai)的(de)技(ji)術要求見表2-31。


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3. 氬-氦混(hun)合氣體(ti)


  氬氣電(dian)弧穩(wen)定柔和,陰極清(qing)理作用(yong)好;氦氣電(dian)弧發熱量大且集中,有較大的熔深(shen)。采用(yong)氬-氦混合氣體(ti)(ti)可以(yi)取長補短。其混合氣體(ti)(ti)的體(ti)(ti)積分數通常為(wei)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 


  二氧(yang)化碳是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用二氧化碳都是液態,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(tan)一起揮發并混入二氧(yang)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(qi)瓶(ping)倒置2h,開(kai)啟閥(fa)門將(jiang)沉積在下部的水(shui)排出(一(yi)般排2~3次(ci),每次(ci)間隔約(yue)30min),放水(shui)結(jie)束后仍將(jiang)氣(qi)瓶(ping)倒正。


    b. 使用前先放氣(2~3min),因為上部的氣體一般(ban)含較多(duo)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(yang)化(hua)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。此時液態二氧化(hua)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(ya)-氧-二氧化碳三元混(hun)合氣體 


  焊接不銹鋼時,在氬氣中加入適量的氧和二氧(yang)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。