不锈钢气體(tǐ)保护焊有(yǒu)惰性气體(tǐ)保护焊和活化性(又(yòu)称氧化性)气體(tǐ)保护焊两种。惰性气體(tǐ)保护焊用(yòng)气體(tǐ)有(yǒu)氩、氦、氩-氨和氩-氢混合气體(tǐ);活性气體(tǐ)保护焊用(yòng)气體(tǐ)有(yǒu)氩、氧、氩二氧化碳和氩-氧-二氧化碳等混合气體(tǐ)。


一、氩气(Ar)


  氩气是惰性气體(tǐ),為(wèi)单原子气體(tǐ),它不与焊缝金属起化學(xué)作用(yòng),密度比空气大37%,使用(yòng)时不易飘浮失散,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)离热低,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。特别在熔化极氩弧焊时焊丝金属很(hěn)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。因此,对氩气的纯度有(yǒu)一定的要求,氩气作為(wèi)不锈钢焊接的保护气體(tǐ)时,其纯度(體(tǐ)积分(fēn)数)要大于或等于99.9%。


  有(yǒu)关氩气的质量技术指标,执行GB/T 4842-2006《氩》的规定,见表2-48。


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二、氦气


 氦气(He)与氩气一样,是一种无色、无味的惰性气體(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。


   ①. 在氩气中容易引弧,電(diàn)弧燃烧稳定而且柔和,氦气则较差。


  ②. 同样的電(diàn)流和弧長(cháng),氦的電(diàn)离势高,氨弧的電(diàn)压明显比氩弧高,所以氨弧的温度高,发热大且集中,这是氦弧焊的最大优点。同时氦的热传导系数大,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,钨极氨弧焊的焊接速度可(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)。


   ③. 氦气的密度小(xiǎo),不易形成良好的保护罩,為(wèi)了获得同样的保护效果,氮气流量必须比氩气流量大2~3倍。


  由于氦气价格昂贵,所以应用(yòng)受到限制。氦气的技术要求见表2-49。


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三、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)ψH。75%~80%+ψAr25%~20%。



四、氢气


  氢气(H2)是无色无臭的可(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,分(fēn)解时吸收大量的分(fēn)解热。在氩气保护焊时,加入适量氢,可(kě)增大母材金属的输入热,提高電(diàn)弧電(diàn)压,从而提高热功率,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气孔的作用(yòng)。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ψAr85%+ψH215%,采用(yòng)此混合保护气焊接母材厚度為(wèi)1.6mm以下的不锈钢对接接头时,焊接速度可(kě)比纯氩保护气快50%。


  氢气的技术要求见表2-50。


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五、氩-氧-CO2三元混合气體(tǐ)


  焊接不锈钢时,在氩气中加入适量的氧和CO2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)克服阴极漂移现象,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,易实现单面焊背面成形的工艺。



六、二氧化碳(CO2


  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)CO2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CO2(按容积的80%计),剩余约20%的空间则充满气化了的CO2。液态CO2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CO2一起挥发并混入CO2气體(tǐ)中,一起进入焊接區(qū),成為(wèi)主要的有(yǒu)害杂质,故焊前必须采取下列措施减少水分(fēn)。


①. 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),放水结束后将气瓶放正。


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


③. 在气路中设置高压干燥器和低压干燥器,进一步减少CO2中的水分(fēn)。一般用(yòng)硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂,吸水后可(kě)加热烘去水后多(duō)次重复使用(yòng)。


④. 当瓶中气压降低到0.2MPa以下时,不得再使用(yòng)。焊接用(yòng)CO2的技术要求见表2-51。


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七、氧气(O2


  氧在常温状态和大气压下,是无色无味的气體(tǐ)。在标准状态下,氧气密度為(wèi)1.43kg/m3,比空气重(空气密度為(wèi)1.29kg/m3)。氧气本身不能(néng)燃烧,是一种活泼的助燃气體(tǐ)。高压氧与油脂接触会自燃,并可(kě)能(néng)爆炸。


  氧气常用(yòng)作惰性气體(tǐ)保护焊的附加气體(tǐ),但不超过混合气體(tǐ)體(tǐ)积分(fēn)数的2.0%。在熔化极氩气保护焊时加入氧,可(kě)以细化熔滴,降低射流过渡的临界電(diàn)流,克服電(diàn)弧阴极斑点飘移,增加母材输入热,从而提高焊接速度。


  工业氧气的技术要求见表2-52。


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