不銹鋼氣體(ti)保(bao)護焊(han)有惰性(xing)氣體(ti)保(bao)護焊(han)和活化(hua)(hua)性(xing)(又稱氧(yang)化(hua)(hua)性(xing))氣體(ti)保(bao)護焊(han)兩種。惰性(xing)氣體(ti)保(bao)護焊(han)用(yong)(yong)氣體(ti)有氬(ya)、氦、氬(ya)-氨(an)和氬(ya)-氫混(hun)合(he)氣體(ti);活性(xing)氣體(ti)保(bao)護焊(han)用(yong)(yong)氣體(ti)有氬(ya)、氧(yang)、氬(ya)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳和氬(ya)-氧(yang)-二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳等混(hun)合(he)氣體(ti)。
一、氬氣(qi)(Ar)
氬(ya)氣(qi)(qi)是惰性氣(qi)(qi)體(ti)(ti),為單原子氣(qi)(qi)體(ti)(ti),它不與焊縫金屬起化學作用,密(mi)度(du)比空氣(qi)(qi)大37%,使(shi)用時(shi)不易(yi)飄浮失散,所以是一種理想的(de)保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。氬(ya)氣(qi)(qi)的(de)熱(re)導率小,高溫時(shi)不分解(jie)吸熱(re),電(dian)弧(hu)在氬(ya)氣(qi)(qi)中燃燒時(shi)熱(re)量損失少(shao),電(dian)離熱(re)低(di),故(gu)在各類氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保(bao)護焊中氬(ya)氣(qi)(qi)保(bao)護焊的(de)電(dian)弧(hu)燃燒穩(wen)定性最好。特別(bie)在熔(rong)化極(ji)氬(ya)弧(hu)焊時(shi)焊絲金屬很易(yi)呈穩(wen)定的(de)軸向射流過(guo)渡,且(qie)飛(fei)濺小。在熔(rong)化焊時(shi)得到廣泛的(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,氬氣作為不銹鋼焊接(jie)的保護氣體時,其純度(體積分數)要大于或等于99.9%。
有關氬(ya)氣(qi)的(de)質(zhi)量技(ji)術指(zhi)標,執行(xing)GB/T 4842-2006《氬(ya)》的(de)規定(ding),見(jian)表2-48。
二、氦(hai)氣
氦氣(He)與氬(ya)氣一樣,是一種無色、無味的惰性氣體(ti),不(bu)與其他元素組(zu)成化(hua)合物,不(bu)溶于焊縫金屬,是一種單原子氣體(ti)。與氬(ya)氣相比,性質有(you)下列特點。
①. 在(zai)氬(ya)氣(qi)中容易引弧,電(dian)弧燃燒穩(wen)定而(er)且柔和,氦氣(qi)則(ze)較差。
②. 同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)電(dian)流和弧(hu)(hu)長(chang),氦的(de)(de)(de)(de)電(dian)離勢高(gao),氨(an)(an)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓明(ming)(ming)顯比氬(ya)弧(hu)(hu)高(gao),所以氨(an)(an)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)高(gao),發熱大且集中,這是氦弧(hu)(hu)焊的(de)(de)(de)(de)最(zui)大優點。同(tong)時(shi)氦的(de)(de)(de)(de)熱傳導系數大,有利(li)于向(xiang)被焊區(qu)輸熱,所以在同(tong)等電(dian)流和弧(hu)(hu)長(chang)條件下,鎢(wu)極氨(an)(an)弧(hu)(hu)焊的(de)(de)(de)(de)焊接速度(du)可比鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊快(kuai)30%~40%,且可獲得(de)熔深較大的(de)(de)(de)(de)窄焊縫,焊接熱影響區(qu)也明(ming)(ming)顯減小。
③. 氦氣的(de)密(mi)度小,不易形(xing)成良好(hao)的(de)保護罩,為了獲得(de)同(tong)樣(yang)的(de)保護效(xiao)果,氮氣流量必須比氬(ya)氣流量大(da)2~3倍。
由于氦氣價(jia)格昂貴,所以應(ying)用受到限制。氦氣的技(ji)術要求(qiu)見表(biao)2-49。
三、氬-氦(hai)混合氣體
氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)電弧(hu)穩定柔和,陰(yin)極清理作用好;氦氣(qi)(qi)(qi)電弧(hu)發熱量(liang)大(da)且集中,有較大(da)的熔深。采用氬(ya)-氦混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)可(ke)以取長補短。其混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的體(ti)積分(fen)數(shu)通常為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%。
氫氣的技術要求見表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(jiang)新灌氣(qi)瓶(ping)倒(dao)置(zhi)2h,開啟閥門將(jiang)沉積(ji)在下部的(de)水排出(一般排2~3次,每次間隔約30min),放(fang)水結(jie)束后將(jiang)氣(qi)瓶(ping)放(fang)正(zheng)。
②. 使(shi)用前先放氣2~3min,因為上部(bu)的氣體一般含有較多(duo)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(qi)常用作(zuo)惰性(xing)氣(qi)體保護焊的(de)附加氣(qi)體,但不超過混合氣(qi)體體積分數的(de)2.0%。在熔化極(ji)氬(ya)氣(qi)保護焊時加入氧,可(ke)以細化熔滴,降低(di)射流(liu)過渡的(de)臨界電流(liu),克服電弧陰極(ji)斑點(dian)飄移,增加母材輸入熱(re),從而提(ti)高焊接速度。
工業(ye)氧氣(qi)的技術要求見表2-52。