不銹鋼氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)有惰性氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)和(he)活(huo)性(又稱氧化性)氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)兩(liang)種。惰性氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)有氬(ya)、氦、氬(ya)-氦和(he)氬(ya)-氫混合氣體(ti);活(huo)性氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)用氣體(ti)有氬(ya)-氧、氬(ya)-三(san)氧化碳(tan)和(he)氬(ya)-氧一二氧化碳(tan)等混合氣體(ti)。
1. 氬(ya)氣(qi)
氬(ya)氣(qi)(qi)(Ar)是惰性氣(qi)(qi)體(ti)(ti),為單原子氣(qi)(qi)體(ti)(ti),它(ta)不(bu)與焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)(shu)起(qi)化學作用(yong),密度(du)是空(kong)氣(qi)(qi)的1.4倍,使(shi)用(yong)時不(bu)易漂浮失散,所以是一種理(li)想的保護(hu)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。氬(ya)氣(qi)(qi)的熱導(dao)率小,高溫時不(bu)分(fen)解(jie)吸熱,電(dian)弧在(zai)氬(ya)氣(qi)(qi)中燃燒(shao)時熱量損失少,電(dian)離(li)勢低(di),故在(zai)各類氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保護(hu)焊(han)(han)(han)中氬(ya)氣(qi)(qi)保護(hu)焊(han)(han)(han)的電(dian)弧燃燒(shao)穩定性最好。特別是在(zai)熔化極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)時,焊(han)(han)(han)絲金屬(shu)(shu)很容易呈穩定的軸(zhou)向射流(liu)過渡,且(qie)飛濺小。在(zai)熔化焊(han)(han)(han)時得到(dao)廣泛(fan)的應用(yong)。
氬(ya)氣(qi)是分餾液態空氣(qi)的副產品(pin),所以其中常含有(you)一定數(shu)量的氧(yang)、氮、二(er)氧(yang)化(hua)碳及(ji)水(shui)分,會直接(jie)影(ying)響(xiang)焊縫質量。有(you)關氬(ya)氣(qi)的技術指標(GB/T 4842-2006)見表2-30,純(chun)氬(ya)作為(wei)不銹鋼焊接(jie)的保護氣(qi)體時(shi),可(ke)以滿足要(yao)求;高純(chun)氬(ya)應用在(zai)有(you)色金屬(shu)或屬(shu)的氣(qi)3體保護焊中。
2. 氦(hai)氣
氦氣(He)與(yu)(yu)氬(ya)氣一(yi)樣是(shi)一(yi)種無色、無味、無毒、無污染(ran)的惰性(xing)氣體,不與(yu)(yu)其他(ta)元素組成(cheng)化(hua)合物,不溶(rong)于焊縫金屬,是(shi)一(yi)種單原(yuan)子(zi)氣體。與(yu)(yu)氬(ya)氣相比,性(xing)質有(you)下列特點:
a. 在氬氣中容易引弧,電弧燃燒穩定而且柔和,氦(hai)氣則(ze)較差(cha)。
b. 氦氣(qi)比氬氣(qi)的(de)電(dian)離(li)電(dian)壓(ya)高(gao)(gao),在(zai)同(tong)樣電(dian)流和弧(hu)(hu)(hu)(hu)長時,氦氣(qi)的(de)電(dian)離(li)勢高(gao)(gao),氦弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)電(dian)壓(ya)都明顯(xian)比氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)高(gao)(gao),所(suo)以氦弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)溫度高(gao)(gao),發熱大(da)(da)且集中,這是氦弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)的(de)最(zui)大(da)(da)優點。同(tong)時氦的(de)熱導(dao)率大(da)(da),有利于向被焊(han)(han)區(qu)輸熱,所(suo)以在(zai)同(tong)等(deng)電(dian)流和弧(hu)(hu)(hu)(hu)長條件下,鎢極氦弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)的(de)焊(han)(han)接(jie)速度可(ke)比鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)快(kuai)30%~40%,且可(ke)獲(huo)得熔深較大(da)(da)的(de)窄(zhai)焊(han)(han)縫(feng),焊(han)(han)接(jie)熱影響區(qu)也明顯(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(qi)的(de)(de)密度小,僅為空氣(qi)的(de)(de)0.14倍(bei),不易形成良好的(de)(de)保(bao)護(hu)罩。為了獲得與氬氣(qi)同樣的(de)(de)保(bao)護(hu)效果,氦氣(qi)流量必須比氬氣(qi)大2~3倍(bei)。
d. 氦氣(qi)(qi)(qi)的(de)氣(qi)(qi)(qi)體體積比(bi)較(jiao)輕(密度小),又具有較(jiao)高的(de)擴(kuo)散速度和對設備有特別高的(de)靈敏度,在封閉的(de)系(xi)統內又能保持較(jiao)長時(shi)間的(de)穩定(ding)性,所(suo)以可以用(yong)來作為一次性非破壞性檢驗的(de)氣(qi)(qi)(qi)體,來檢測結(jie)構中微量穿透(tou)性的(de)缺陷。
由于氦(hai)氣價(jia)格昂貴(gui),所以應用受(shou)到限制。純氦(hai)、高(gao)純氦(hai)和超純氦(hai)的技術(shu)要(yao)求見表2-31。
3. 氬-氦混合氣體
氬氣(qi)電弧穩(wen)定柔和,陰極清理作(zuo)用好;氦(hai)氣(qi)電弧發熱量大且集中,有較大的(de)熔深。采用氬-氦(hai)混合氣(qi)體(ti)可以取長(chang)補短。其混合氣(qi)體(ti)的(de)體(ti)積分數(shu)通(tong)常為中(He)75%~80%+φ(Ar)25%~20%。
4. 氫氣
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。
5. 二氧(yang)化碳
二(er)氧化碳是氧化性保護氣體,有固、液、氣三種狀態。工業用二氧化(hua)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的液態二氧化碳(tan)(按容積的80%計),剩余約20%的空間則充滿氣化了的二氧化碳。液態二氧(yang)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化(hua)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. 將新灌(guan)氣(qi)瓶倒置(zhi)2h,開啟閥門將沉積在下部的水排出(一般排2~3次,每(mei)次間隔約30min),放(fang)水結束后(hou)仍(reng)將氣(qi)瓶倒正。
b. 使用前先放氣(2~3min),因為上部(bu)的氣體一般含較多的空(kong)氣和水分。
c. 在氣路中設置高壓干燥器和低壓干燥器,進一步減少二氧化(hua)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(er)氧化碳(tan)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(yang)化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(er)氧(yang)化碳三元(yuan)混合氣(qi)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。