不銹鋼氣體(ti)保護(hu)焊(han)有惰(duo)性(xing)氣體(ti)保護(hu)焊(han)和活性(xing)(又稱氧化(hua)性(xing))氣體(ti)保護(hu)焊(han)兩種。惰(duo)性(xing)氣體(ti)保護(hu)焊(han)有氬(ya)、氦、氬(ya)-氦和氬(ya)-氫混合氣體(ti);活性(xing)氣體(ti)保護(hu)焊(han)用氣體(ti)有氬(ya)-氧、氬(ya)-三(san)氧化(hua)碳(tan)和氬(ya)-氧一(yi)二氧化(hua)碳(tan)等混合氣體(ti)。


1. 氬(ya)氣 


  氬(ya)氣(qi)(qi)(Ar)是惰性(xing)氣(qi)(qi)體,為單(dan)原子氣(qi)(qi)體,它不與焊(han)(han)縫金屬起化(hua)學作(zuo)用(yong),密度是空氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)1.4倍,使用(yong)時(shi)不易漂浮(fu)失散(san),所以是一(yi)種理想的(de)(de)(de)保(bao)護氣(qi)(qi)體。氬(ya)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)熱(re)導率小(xiao),高(gao)溫時(shi)不分解吸(xi)熱(re),電(dian)弧(hu)在(zai)氬(ya)氣(qi)(qi)中燃燒時(shi)熱(re)量(liang)損失少,電(dian)離勢低(di),故在(zai)各類氣(qi)(qi)體保(bao)護焊(han)(han)中氬(ya)氣(qi)(qi)保(bao)護焊(han)(han)的(de)(de)(de)電(dian)弧(hu)燃燒穩定性(xing)最好。特別是在(zai)熔化(hua)極氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)時(shi),焊(han)(han)絲(si)金屬很容易呈穩定的(de)(de)(de)軸向射流過渡,且飛濺小(xiao)。在(zai)熔化(hua)焊(han)(han)時(shi)得到廣泛(fan)的(de)(de)(de)應用(yong)。

氬(ya)(ya)氣是分餾液態(tai)空氣的(de)副產品,所以其中常(chang)含有一定數量的(de)氧、氮(dan)、二氧化(hua)碳(tan)及水分,會直接影響焊(han)縫質量。有關氬(ya)(ya)氣的(de)技術指標(GB/T 4842-2006)見(jian)表2-30,純(chun)氬(ya)(ya)作(zuo)為不銹鋼焊(han)接的(de)保(bao)護(hu)氣體時,可(ke)以滿足要求;高純(chun)氬(ya)(ya)應用(yong)在(zai)有色金(jin)屬或屬的(de)氣3體保(bao)護(hu)焊(han)中。


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2. 氦氣


  氦氣(qi)(He)與(yu)氬氣(qi)一(yi)樣是(shi)一(yi)種(zhong)無(wu)(wu)色、無(wu)(wu)味、無(wu)(wu)毒、無(wu)(wu)污染的惰(duo)性氣(qi)體,不與(yu)其他元(yuan)素(su)組成化合(he)物,不溶(rong)于焊縫金屬,是(shi)一(yi)種(zhong)單原子(zi)氣(qi)體。與(yu)氬氣(qi)相比,性質(zhi)有下(xia)列特(te)點:


    a. 在(zai)氬(ya)氣(qi)中容易(yi)引(yin)弧(hu),電弧(hu)燃燒穩定而且柔和,氦氣(qi)則(ze)較差。


    b. 氦(hai)(hai)氣(qi)比(bi)(bi)氬氣(qi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)離電(dian)(dian)壓高(gao)(gao),在(zai)同(tong)樣電(dian)(dian)流(liu)和弧(hu)(hu)長(chang)時(shi),氦(hai)(hai)氣(qi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)離勢高(gao)(gao),氦(hai)(hai)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓都明(ming)顯比(bi)(bi)氬弧(hu)(hu)高(gao)(gao),所以(yi)氦(hai)(hai)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)溫度高(gao)(gao),發熱(re)大(da)且集中,這是氦(hai)(hai)弧(hu)(hu)焊(han)的(de)(de)(de)最(zui)大(da)優(you)點(dian)。同(tong)時(shi)氦(hai)(hai)的(de)(de)(de)熱(re)導(dao)率大(da),有利于(yu)向(xiang)被(bei)焊(han)區輸(shu)熱(re),所以(yi)在(zai)同(tong)等電(dian)(dian)流(liu)和弧(hu)(hu)長(chang)條件下(xia),鎢(wu)(wu)極氦(hai)(hai)弧(hu)(hu)焊(han)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)速度可(ke)比(bi)(bi)鎢(wu)(wu)極氬弧(hu)(hu)焊(han)快30%~40%,且可(ke)獲得(de)熔(rong)深較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)窄焊(han)縫(feng),焊(han)接(jie)熱(re)影響區也明(ming)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)(qi)的(de)密度小(xiao),僅(jin)為空氣(qi)(qi)的(de)0.14倍,不易形成(cheng)良好的(de)保護罩(zhao)。為了獲得與氬氣(qi)(qi)同(tong)樣(yang)的(de)保護效果(guo),氦氣(qi)(qi)流量(liang)必須比氬氣(qi)(qi)大2~3倍。


    d. 氦氣(qi)的(de)氣(qi)體體積比較(jiao)輕(密度(du)小),又具(ju)有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)擴散(san)速(su)度(du)和對設備有特別高(gao)(gao)的(de)靈(ling)敏度(du),在封閉的(de)系統內又能保持較(jiao)長時間的(de)穩定性(xing),所以可以用來作為(wei)一(yi)次性(xing)非破壞(huai)性(xing)檢驗的(de)氣(qi)體,來檢測結構中微量穿透(tou)性(xing)的(de)缺陷。


    由于氦(hai)氣(qi)價格(ge)昂貴,所以應用受到限制。純氦(hai)、高純氦(hai)和(he)超純氦(hai)的(de)技術要求(qiu)見表2-31。


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3. 氬-氦混合氣體


  氬氣(qi)電弧穩定柔(rou)和(he),陰(yin)極清理作用(yong)好;氦氣(qi)電弧發熱量大且集中(zhong),有(you)較大的熔深。采(cai)用(yong)氬-氦混合氣(qi)體(ti)可以取(qu)長補短。其混合氣(qi)體(ti)的體(ti)積(ji)分數通常為中(zhong)(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 


  二氧化碳(tan)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(er)氧化碳(按容積的80%計),剩余約20%的空間則充滿氣化了的二氧(yang)化(hua)碳。液態二(er)氧化碳(tan)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(hua)碳(tan)一起揮發并混入二氧化(hua)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)新灌氣瓶倒置2h,開啟閥門將(jiang)沉積(ji)在(zai)下(xia)部的水排出(chu)(一般排2~3次,每次間(jian)隔約30min),放水結束后仍將(jiang)氣瓶倒正。


    b. 使(shi)用前先放氣(2~3min),因為上(shang)部的氣體一般(ban)含較多的空氣和水分。


    c. 在氣路中設置高壓干燥器和低壓干燥器,進一步減少二(er)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(ya)-氧(yang)-二(er)氧(yang)化碳三元混合氣體 


  焊接不銹鋼時,在氬氣中加入適量的氧和二氧(yang)化碳(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。