不銹鋼氣(qi)(qi)體(ti)保護(hu)焊(han)有(you)惰性氣(qi)(qi)體(ti)保護(hu)焊(han)和(he)活性(又稱(cheng)氧(yang)化(hua)性)氣(qi)(qi)體(ti)保護(hu)焊(han)兩(liang)種(zhong)。惰性氣(qi)(qi)體(ti)保護(hu)焊(han)有(you)氬(ya)、氦、氬(ya)-氦和(he)氬(ya)-氫(qing)混合氣(qi)(qi)體(ti);活性氣(qi)(qi)體(ti)保護(hu)焊(han)用氣(qi)(qi)體(ti)有(you)氬(ya)-氧(yang)、氬(ya)-三氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)氬(ya)-氧(yang)一二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)等混合氣(qi)(qi)體(ti)。


1. 氬氣 


  氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(Ar)是(shi)惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)體(ti),為單原子氣(qi)(qi)(qi)體(ti),它不與焊縫(feng)金屬起化(hua)(hua)學作用,密度(du)是(shi)空氣(qi)(qi)(qi)的1.4倍,使用時(shi)不易漂浮(fu)失散,所以是(shi)一種(zhong)理想的保護氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)的熱(re)導率(lv)小,高溫時(shi)不分解吸熱(re),電(dian)弧(hu)在(zai)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)燃燒時(shi)熱(re)量損失少,電(dian)離勢(shi)低,故(gu)在(zai)各類氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護焊中(zhong)(zhong)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)保護焊的電(dian)弧(hu)燃燒穩(wen)定(ding)性最(zui)好。特別是(shi)在(zai)熔化(hua)(hua)極氬(ya)(ya)弧(hu)焊時(shi),焊絲(si)金屬很容易呈穩(wen)定(ding)的軸向射流(liu)過渡,且飛濺小。在(zai)熔化(hua)(hua)焊時(shi)得到廣泛的應用。

氬(ya)氣(qi)(qi)是分餾液態空氣(qi)(qi)的副產(chan)品,所以其中常含有一定數量(liang)的氧(yang)(yang)、氮(dan)、二(er)氧(yang)(yang)化碳及水(shui)分,會直接影響焊縫質量(liang)。有關氬(ya)氣(qi)(qi)的技術指標(GB/T 4842-2006)見(jian)表2-30,純氬(ya)作(zuo)為不銹鋼焊接的保護(hu)氣(qi)(qi)體時,可以滿足(zu)要求;高純氬(ya)應用(yong)在有色金屬或屬的氣(qi)(qi)3體保護(hu)焊中。


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2. 氦氣(qi)


  氦(hai)氣(He)與(yu)氬氣一(yi)樣是(shi)(shi)一(yi)種無(wu)(wu)(wu)色、無(wu)(wu)(wu)味、無(wu)(wu)(wu)毒、無(wu)(wu)(wu)污染的惰性氣體(ti),不(bu)與(yu)其他元(yuan)素組成化(hua)合(he)物(wu),不(bu)溶于(yu)焊縫金(jin)屬,是(shi)(shi)一(yi)種單原(yuan)子氣體(ti)。與(yu)氬氣相比,性質有下列特點:


    a. 在氬(ya)氣中(zhong)容易引(yin)弧,電(dian)弧燃燒(shao)穩定而且(qie)柔和,氦氣則較差。


    b. 氦(hai)(hai)(hai)氣(qi)(qi)比(bi)(bi)氬氣(qi)(qi)的(de)電(dian)離電(dian)壓高,在同樣電(dian)流和弧(hu)(hu)長時,氦(hai)(hai)(hai)氣(qi)(qi)的(de)電(dian)離勢高,氦(hai)(hai)(hai)弧(hu)(hu)的(de)電(dian)壓都明(ming)顯(xian)比(bi)(bi)氬弧(hu)(hu)高,所(suo)以(yi)氦(hai)(hai)(hai)弧(hu)(hu)的(de)溫度高,發熱(re)大(da)(da)且集(ji)中,這是氦(hai)(hai)(hai)弧(hu)(hu)焊的(de)最大(da)(da)優點。同時氦(hai)(hai)(hai)的(de)熱(re)導率大(da)(da),有利于向被焊區輸熱(re),所(suo)以(yi)在同等電(dian)流和弧(hu)(hu)長條件下,鎢(wu)極(ji)氦(hai)(hai)(hai)弧(hu)(hu)焊的(de)焊接速度可(ke)比(bi)(bi)鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)(hu)焊快30%~40%,且可(ke)獲得熔深(shen)較(jiao)大(da)(da)的(de)窄焊縫,焊接熱(re)影(ying)響區也(ye)明(ming)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. 氦氣的(de)密度(du)小,僅(jin)為空氣的(de)0.14倍(bei),不(bu)易形成良(liang)好的(de)保(bao)護罩。為了獲得與氬氣同樣的(de)保(bao)護效果,氦氣流量必須(xu)比(bi)氬氣大2~3倍(bei)。


    d. 氦氣(qi)(qi)的(de)(de)氣(qi)(qi)體體積比較(jiao)輕(密(mi)度(du)小),又(you)具有較(jiao)高的(de)(de)擴散速度(du)和對設備有特別高的(de)(de)靈敏度(du),在封閉的(de)(de)系統內又(you)能保持(chi)較(jiao)長時(shi)間的(de)(de)穩定性(xing),所以可以用來作(zuo)為一次性(xing)非破壞性(xing)檢(jian)驗的(de)(de)氣(qi)(qi)體,來檢(jian)測結構中微量穿透性(xing)的(de)(de)缺陷(xian)。


    由(you)于(yu)氦氣(qi)價(jia)格(ge)昂貴(gui),所以(yi)應用受到限制。純(chun)氦、高純(chun)氦和(he)超純(chun)氦的(de)技術要求見表2-31。


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3. 氬-氦混合(he)氣體(ti)


  氬(ya)氣(qi)(qi)電(dian)弧(hu)穩定(ding)柔(rou)和,陰(yin)極(ji)清理作用好;氦(hai)氣(qi)(qi)電(dian)弧(hu)發熱量大(da)(da)且(qie)集中(zhong),有較大(da)(da)的熔深。采用氬(ya)-氦(hai)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)體(ti)可以取長補(bu)短。其混(hun)合(he)氣(qi)(qi)體(ti)的體(ti)積分數通(tong)常為(wei)中(zhong)(He)75%~80%+φ(Ar)25%~20%。



4. 氫氣(qi) 


  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(er)氧化碳(tan) 


  二(er)氧化碳(tan)是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用二(er)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(hua)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(tan)。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(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(xin)灌(guan)氣(qi)(qi)瓶倒(dao)置2h,開啟閥門將(jiang)沉積在(zai)下部的水排(pai)出(一般(ban)排(pai)2~3次,每(mei)次間隔約(yue)30min),放水結束后仍將(jiang)氣(qi)(qi)瓶倒(dao)正。


    b. 使用前先(xian)放氣(2~3min),因為(wei)上部(bu)的氣體(ti)一般含較多的空氣和(he)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)-二氧(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氧化碳氣體,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。