不銹(xiu)鋼氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)有(you)(you)惰性氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)和(he)活化(hua)(hua)性(又稱氧化(hua)(hua)性)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)兩(liang)種。惰性氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)用(yong)(yong)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)有(you)(you)氬、氦、氬-氨和(he)氬-氫混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti);活性氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)用(yong)(yong)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)有(you)(you)氬、氧、氬二氧化(hua)(hua)碳和(he)氬-氧-二氧化(hua)(hua)碳等混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。
一、氬(ya)氣(Ar)
氬(ya)氣(qi)(qi)是惰(duo)性氣(qi)(qi)體(ti)(ti),為單原子氣(qi)(qi)體(ti)(ti),它不與(yu)焊縫金(jin)屬(shu)起化(hua)(hua)學作用,密度比空氣(qi)(qi)大37%,使用時(shi)(shi)不易飄(piao)浮失散,所以是一種理(li)想的(de)保護(hu)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。氬(ya)氣(qi)(qi)的(de)熱(re)導率小,高溫時(shi)(shi)不分解(jie)吸熱(re),電(dian)弧在氬(ya)氣(qi)(qi)中燃燒(shao)時(shi)(shi)熱(re)量損失少,電(dian)離熱(re)低,故(gu)在各類氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保護(hu)焊中氬(ya)氣(qi)(qi)保護(hu)焊的(de)電(dian)弧燃燒(shao)穩定性最好。特(te)別在熔化(hua)(hua)極氬(ya)弧焊時(shi)(shi)焊絲金(jin)屬(shu)很(hen)易呈穩定的(de)軸向射流過渡(du),且(qie)飛濺(jian)小。在熔化(hua)(hua)焊時(shi)(shi)得(de)到廣(guang)泛的(de)應用。
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%。
有關(guan)氬(ya)氣的質量技術指(zhi)標,執(zhi)行(xing)GB/T 4842-2006《氬(ya)》的規定(ding),見表2-48。
二、氦氣(qi)
氦(hai)氣(qi)(He)與(yu)氬(ya)氣(qi)一(yi)樣(yang),是(shi)一(yi)種無色、無味(wei)的(de)惰性氣(qi)體,不與(yu)其他(ta)元素組成化合物,不溶于焊(han)縫(feng)金屬,是(shi)一(yi)種單原(yuan)子氣(qi)體。與(yu)氬(ya)氣(qi)相比(bi),性質有下列(lie)特(te)點。
①. 在氬氣中容易引弧,電弧燃燒穩定而且柔和(he),氦氣則較差(cha)。
②. 同樣的(de)電(dian)流和弧(hu)長,氦(hai)的(de)電(dian)離勢高,氨(an)(an)弧(hu)的(de)電(dian)壓明顯比氬(ya)弧(hu)高,所以氨(an)(an)弧(hu)的(de)溫度(du)高,發熱(re)大(da)且集中,這是氦(hai)弧(hu)焊(han)(han)的(de)最(zui)大(da)優(you)點。同時氦(hai)的(de)熱(re)傳導(dao)系數大(da),有(you)利于向被焊(han)(han)區輸熱(re),所以在同等電(dian)流和弧(hu)長條件下,鎢極氨(an)(an)弧(hu)焊(han)(han)的(de)焊(han)(han)接速(su)度(du)可(ke)比鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)快30%~40%,且可(ke)獲得熔深較大(da)的(de)窄焊(han)(han)縫,焊(han)(han)接熱(re)影響區也明顯減小。
③. 氦(hai)氣的(de)密度小(xiao),不易(yi)形成良好的(de)保護罩,為了獲(huo)得同樣的(de)保護效(xiao)果,氮氣流(liu)量必須(xu)比氬(ya)氣流(liu)量大2~3倍。
由于氦氣(qi)價格昂貴(gui),所以應用受到限制。氦氣(qi)的技術要求見表2-49。
三、氬-氦混(hun)合氣體(ti)
氬氣(qi)(qi)(qi)電弧穩定柔和(he),陰極清(qing)理作用(yong)好(hao);氦氣(qi)(qi)(qi)電弧發熱量大(da)且集中,有較大(da)的(de)熔深。采用(yong)氬-氦混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)可以(yi)取長補短。其混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)體(ti)積分數通常為ψH。75%~80%+ψAr25%~20%。
四、氫(qing)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(qing)氣的技術(shu)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. 將新灌氣瓶(ping)倒置2h,開啟(qi)閥門將沉(chen)積在(zai)下部(bu)的水(shui)排出(一般排2~3次(ci),每(mei)次(ci)間隔約30min),放水(shui)結束(shu)后(hou)將氣瓶(ping)放正。
②. 使用前先放氣(qi)2~3min,因為上部的氣(qi)體(ti)一般(ban)含有(you)較多(duo)的空氣(qi)和水分。
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(bao)護(hu)(hu)焊的(de)附加(jia)氣(qi)體(ti),但不超過(guo)混(hun)合氣(qi)體(ti)體(ti)積分(fen)數(shu)的(de)2.0%。在熔(rong)化極氬氣(qi)保(bao)護(hu)(hu)焊時加(jia)入(ru)氧(yang),可以細化熔(rong)滴,降低(di)射(she)流過(guo)渡(du)的(de)臨界電(dian)(dian)流,克服電(dian)(dian)弧陰(yin)極斑(ban)點飄移,增加(jia)母材輸入(ru)熱(re),從而提高焊接速度。
工業氧氣的技術要(yao)求見(jian)表(biao)2-52。