不锈钢气體(tǐ)保护焊有(yǒu)惰性气體(tǐ)保护焊和活性(又(yòu)称氧化性)气體(tǐ)保护焊两种。惰性气體(tǐ)保护焊有(yǒu)氩、氦、氩-氦和氩-氢混合气體(tǐ);活性气體(tǐ)保护焊用(yòng)气體(tǐ)有(yǒu)氩-氧、氩-三氧化碳和氩-氧一二氧化碳等混合气體(tǐ)。


1. 氩气 


  氩气(Ar)是惰性气體(tǐ),為(wèi)单原子气體(tǐ),它不与焊缝金属起化學(xué)作用(yòng),密度是空气的1.4倍,使用(yòng)时不易漂浮失散,所以是一种理(lǐ)想的保护气體(tǐ)。氩气的热导率小(xiǎo),高温时不分(fēn)解吸热,電(diàn)弧在氩气中燃烧时热量损失少,電(diàn)离势低,故在各类气體(tǐ)保护焊中氩气保护焊的電(diàn)弧燃烧稳定性最好。特别是在熔化极氩弧焊时,焊丝金属很(hěn)容易呈稳定的轴向射流过渡,且飞溅小(xiǎo)。在熔化焊时得到广泛的应用(yòng)。

氩气是分(fēn)馏液态空气的副产品,所以其中常含有(yǒu)一定数量的氧、氮、二氧化碳及水分(fēn),会直接影响焊缝质量。有(yǒu)关氩气的技术指标(GB/T 4842-2006)见表2-30,纯氩作為(wèi)不锈钢焊接的保护气體(tǐ)时,可(kě)以满足要求;高纯氩应用(yòng)在有(yǒu)色金属或属的气3體(tǐ)保护焊中。


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2. 氦气


  氦气(He)与氩气一样是一种无色、无味、无毒、无污染的惰性气體(tǐ),不与其他(tā)元素组成化合物(wù),不溶于焊缝金属,是一种单原子气體(tǐ)。与氩气相比,性质有(yǒu)下列特点:


    a. 在氩气中容易引弧,電(diàn)弧燃烧稳定而且柔和,氦气则较差。


    b. 氦气比氩气的電(diàn)离電(diàn)压高,在同样電(diàn)流和弧長(cháng)时,氦气的電(diàn)离势高,氦弧的電(diàn)压都明显比氩弧高,所以氦弧的温度高,发热大且集中,这是氦弧焊的最大优点。同时氦的热导率大,有(yǒu)利于向被焊區(qū)输热,所以在同等電(diàn)流和弧長(cháng)条件下,钨极氦弧焊的焊接速度可(kě)比钨极氩弧焊快30%~40%,且可(kě)获得熔深较大的窄焊缝,焊接热影响區(qū)也明显减小(xiǎo)。


      单独用(yòng)氦气作為(wèi)保护气體(tǐ)时,在任何焊接電(diàn)流时都不能(néng)实现轴向射流过渡,常常产生较多(duō)的飞溅和较粗的焊缝表面。而氩气保护中焊接電(diàn)流较小(xiǎo)时為(wèi)大熔滴过渡,当焊接電(diàn)流超过临界值时,将会形成轴向射流过渡(例如,保护气體(tǐ)的體(tǐ)积分(fēn)数99% Ar~1%O2,不锈钢焊丝直径為(wèi)1.2mm时,其临界電(diàn)流為(wèi)225A)。通常,用(yòng)Ar-He混合气體(tǐ)保护进行焊接,既可(kě)以改善焊缝成形,又(yòu)能(néng)得到理(lǐ)想的稳定的熔滴过渡。


    c. 氦气的密度小(xiǎo),仅為(wèi)空气的0.14倍,不易形成良好的保护罩。為(wèi)了获得与氩气同样的保护效果,氦气流量必须比氩气大2~3倍。


    d. 氦气的气體(tǐ)體(tǐ)积比较轻(密度小(xiǎo)),又(yòu)具有(yǒu)较高的扩散速度和对设备有(yǒu)特别高的灵敏度,在封闭的系统内又(yòu)能(néng)保持较長(cháng)时间的稳定性,所以可(kě)以用(yòng)来作為(wèi)一次性非破坏性检验的气體(tǐ),来检测结构中微量穿透性的缺陷。


    由于氦气价格昂贵,所以应用(yòng)受到限制。纯氦、高纯氦和超纯氦的技术要求见表2-31。


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3. 氩-氦混合气體(tǐ)


  氩气電(diàn)弧稳定柔和,阴极清理(lǐ)作用(yòng)好;氦气電(diàn)弧发热量大且集中,有(yǒu)较大的熔深。采用(yòng)氩-氦混合气體(tǐ)可(kě)以取長(cháng)补短。其混合气體(tǐ)的體(tǐ)积分(fēn)数通常為(wèi)中(He)75%~80%+φ(Ar)25%~20%。



4. 氢气 


  氢气(H2)是无色无嗅的可(kě)燃性气體(tǐ)。氢的相对原子质量最小(xiǎo),可(kě)溶于水,导热性能(néng)好,氢分(fēn)子分(fēn)解為(wèi)氢原子时吸收大量分(fēn)解热。在氩气保护焊时,加入适量氢,可(kě)增大母材金属的热输入,提高電(diàn)弧電(diàn)压,从而可(kě)提高热功率,增加熔透性且提高焊接速度和生产效率。同时还能(néng)防止焊缝产生咬边和抑制CO气孔的生成。氩-氢混合气體(tǐ)的应用(yòng)只限于焊接不锈钢、镍基合金,因為(wèi)氢在一定含量范围内对这些材料不会产生有(yǒu)害的冶金影响。常用(yòng)的气體(tǐ)成分(fēn)是Φ(Ar)85%+Φ(H2)15%,采用(yòng)此混合保护气焊接厚度為(wèi)1.6mm以下的不锈钢对接接头时,焊接速度可(kě)比纯氩保护快50%。氢气的技术要求见表2-32。


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5. 二氧化碳 


  二氧化碳是氧化性保护气體(tǐ),有(yǒu)固、液、气三种状态。工业用(yòng)二氧化碳都是液态,常温下即可(kě)气化,使用(yòng)方便、经济。一个容积為(wèi)40L的标准钢瓶即可(kě)装入25kg的液态二氧化碳(按容积的80%计),剩余约20%的空间则充满气化了的二氧化碳。液态二氧化碳中可(kě)溶解质量分(fēn)数為(wèi)0.05%的水,多(duō)余的水则成自由状态沉于瓶底。这些水在焊接过程中随着二氧化碳一起挥发并混入二氧化碳气體(tǐ)中,一起进入焊接區(qū),成為(wèi)主要有(yǒu)害杂质,故焊前必须采取下列措施来减少水分(fēn)。


    a. 将新(xīn)灌气瓶倒置2h,开启阀门将沉积在下部的水排出(一般排2~3次,每次间隔约30min),放水结束后仍将气瓶倒正。


    b. 使用(yòng)前先放气(2~3min),因為(wèi)上部的气體(tǐ)一般含较多(duō)的空气和水分(fēn)。


    c. 在气路中设置高压干燥器和低压干燥器,进一步减少二氧化碳中的水分(fēn)。一般用(yòng)硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂,可(kě)烘去水后多(duō)次重复使用(yòng)。


    d. 当瓶中气压降低到0.1MPa以下时,不再使用(yòng)。此时液态二氧化碳已挥发完,瓶内气體(tǐ)压力随气體(tǐ)消耗而降低,水分(fēn)分(fēn)压却相对增大,若继续使用(yòng),焊缝金属将会产生气孔。


  二氧化碳是药芯焊丝气體(tǐ)保护焊的主要保护气體(tǐ)之一。工业液體(tǐ)二氧化碳的技术要求见表2-33。



6. 氩-氧-二氧化碳三元混合气體(tǐ) 


  焊接不锈钢时,在氩气中加入适量的氧和二氧化碳气體(tǐ),可(kě)使保护气體(tǐ)的氧化性增强。当焊丝采用(yòng)喷射形式过渡到焊接熔池时,具有(yǒu)下列优点:可(kě)克服阴极飘移现象,使焊接電(diàn)弧燃烧稳定;焊接过程中飞溅减少,焊缝成形良好;还可(kě)以减少咬边现象,易实现单面焊双面成形的工艺。