不銹鋼氣體(ti)(ti)保(bao)(bao)護焊有惰性(xing)氣體(ti)(ti)保(bao)(bao)護焊和(he)活化性(xing)(又稱氧(yang)化性(xing))氣體(ti)(ti)保(bao)(bao)護焊兩種。惰性(xing)氣體(ti)(ti)保(bao)(bao)護焊用氣體(ti)(ti)有氬、氦、氬-氨和(he)氬-氫(qing)混(hun)合(he)氣體(ti)(ti);活性(xing)氣體(ti)(ti)保(bao)(bao)護焊用氣體(ti)(ti)有氬、氧(yang)、氬二(er)氧(yang)化碳(tan)和(he)氬-氧(yang)-二(er)氧(yang)化碳(tan)等混(hun)合(he)氣體(ti)(ti)。
一、氬氣(Ar)
氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)是惰性氣(qi)(qi)體,為單(dan)原(yuan)子氣(qi)(qi)體,它(ta)不與焊(han)縫金屬起化學(xue)作用(yong),密度(du)比(bi)空氣(qi)(qi)大37%,使用(yong)時(shi)不易飄浮失散,所(suo)以是一種理想的(de)保護(hu)氣(qi)(qi)體。氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)的(de)熱(re)導(dao)率小,高溫時(shi)不分解吸(xi)熱(re),電弧(hu)在(zai)氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)中燃燒(shao)(shao)時(shi)熱(re)量損失少,電離(li)熱(re)低(di),故(gu)在(zai)各(ge)類(lei)氣(qi)(qi)體保護(hu)焊(han)中氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)保護(hu)焊(han)的(de)電弧(hu)燃燒(shao)(shao)穩定性最好。特別在(zai)熔(rong)化極氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)時(shi)焊(han)絲金屬很易呈穩定的(de)軸(zhou)向射(she)流過(guo)渡,且飛濺小。在(zai)熔(rong)化焊(han)時(shi)得到廣(guang)泛的(de)應用(yong)。
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的保護氣體時,其純度(體積分數)要大于或等于99.9%。
有(you)關(guan)氬氣(qi)的質量技術指標(biao),執行GB/T 4842-2006《氬》的規定,見表(biao)2-48。
二、氦氣
氦氣(He)與(yu)氬(ya)(ya)氣一(yi)樣,是一(yi)種無色、無味的(de)惰性氣體(ti)(ti),不與(yu)其他元素組成(cheng)化合物,不溶(rong)于焊縫金屬,是一(yi)種單(dan)原子氣體(ti)(ti)。與(yu)氬(ya)(ya)氣相比,性質有下列特點。
①. 在氬氣中(zhong)容(rong)易引弧(hu),電弧(hu)燃燒穩定而(er)且柔和,氦氣則較差。
②. 同樣的(de)(de)電(dian)流和(he)弧(hu)(hu)長,氦的(de)(de)電(dian)離勢(shi)高,氨弧(hu)(hu)的(de)(de)電(dian)壓明顯比(bi)氬弧(hu)(hu)高,所(suo)以(yi)氨弧(hu)(hu)的(de)(de)溫度(du)高,發熱(re)大(da)(da)且(qie)集中,這是氦弧(hu)(hu)焊(han)的(de)(de)最大(da)(da)優點。同時氦的(de)(de)熱(re)傳導系數大(da)(da),有利于向被焊(han)區(qu)輸熱(re),所(suo)以(yi)在同等電(dian)流和(he)弧(hu)(hu)長條件(jian)下,鎢極氨弧(hu)(hu)焊(han)的(de)(de)焊(han)接速度(du)可(ke)比(bi)鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)快30%~40%,且(qie)可(ke)獲得熔深(shen)較大(da)(da)的(de)(de)窄焊(han)縫,焊(han)接熱(re)影響區(qu)也(ye)明顯減小。
③. 氦(hai)氣(qi)的(de)密度(du)小,不易(yi)形成良好的(de)保(bao)護罩,為了獲得同(tong)樣的(de)保(bao)護效果,氮(dan)氣(qi)流量必須比(bi)氬氣(qi)流量大2~3倍。
由于氦氣價(jia)格昂貴,所以應用(yong)受到限制(zhi)。氦氣的技術要求(qiu)見表2-49。
三、氬-氦(hai)混合氣體
氬(ya)氣(qi)電弧穩(wen)定(ding)柔和,陰(yin)極(ji)清(qing)理作用好(hao);氦氣(qi)電弧發熱量(liang)大且集中,有(you)較大的熔深(shen)。采用氬(ya)-氦混合氣(qi)體可以(yi)取長補短。其混合氣(qi)體的體積分數通(tong)常為ψH。75%~80%+ψAr25%~20%。
四、氫氣(qi)
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(ji)術要求見(jian)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)新灌氣瓶(ping)倒置2h,開啟閥(fa)門將(jiang)沉(chen)積在下(xia)部的水(shui)排出(一(yi)般排2~3次,每次間隔約30min),放(fang)(fang)水(shui)結束后(hou)將(jiang)氣瓶(ping)放(fang)(fang)正。
②. 使用(yong)前先放(fang)氣2~3min,因(yin)為上(shang)部的氣體(ti)一般含有較多的空氣和水(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(yang)氣(qi)常用作惰性氣(qi)體(ti)保護焊(han)(han)的附加(jia)氣(qi)體(ti),但(dan)不超過(guo)(guo)混合氣(qi)體(ti)體(ti)積分(fen)數的2.0%。在熔(rong)化極氬氣(qi)保護焊(han)(han)時加(jia)入氧(yang),可以細(xi)化熔(rong)滴,降低射流過(guo)(guo)渡的臨(lin)界電(dian)流,克服(fu)電(dian)弧陰極斑點(dian)飄移,增加(jia)母材輸入熱,從(cong)而(er)提高焊(han)(han)接速度。
工業氧氣的技術要求見(jian)表(biao)2-52。