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初级焊工(电、气焊)

什么是氩弧焊

氩弧焊属于气体保护电弧焊的一种。

气体保护电弧焊简称气体保护焊或气电焊,它是利用电弧作为热源,气体作为保护介质的熔化焊。在焊接过程中,保护气体在电弧周围造成气体保护层,将电弧、熔池与空气隔开,防止有害气体的影响,并保证电弧稳定燃烧。气体保护焊,可以按电极的状态、操作方式、保护气体种类、电特性、极性、适用范围等不同加以分类,常用气体保护焊分类见表3-14。



根据具体情况的不同,气体保护焊可采用不同的气体,常用的保护气体有二氧化碳、氩气、氦气、氢气及混合气体。气体保护焊的优点是:电弧线性好,对中容易,易实现全位置焊接和自动焊接;电弧热量集中,熔池小,焊接速度快,热影响区较窄,焊件变形小,抗裂能力强,焊缝质量好。缺点是不宜在有风的场地施焊,电弧光辐射较强。本节着重介绍氩弧焊和二氧化碳气体保护电弧焊。



一、氩弧焊

氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。



1.非熔化极氩弧焊的工作原理及特点

非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧,在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常常用氩气),形成一个保护气罩,使钨极端头,电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触,能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头,其力学性能非常好。如图3-9所示。



钨极氩弧焊的特点如下。

(1)可以焊接化学性质非常活泼的金属及合金。惰性气体氩或氦即使在高温下也不与化学性质活泼的铝、钛、镁、铜、镍及其合金起化学反应,也不溶于液态金属中。用熔渣保护的焊接方法(如手弧焊或埋弧焊等)很难焊接这些材料,或者根本不能焊接。

(2)可获得体质的焊接接头。用这种焊接方法获得的焊缝金属纯度高,气体和气体金属夹杂物少,焊接缺陷少。对焊缝金属质量要求高的低碳钢、低合金钢及不锈钢常用这种焊接方法来焊接。

(3)可焊接薄件、小件。

(4)可单面焊双面成形及全位置焊接。

(5)焊接生产率低。

钨极氩弧焊所使用的焊接电流受钨极载流能力的限制,电弧功率较小,电弧穿透力小,熔深浅且焊接速度低,同时在焊接过程中需经常更换钨极。



2.熔化极氩弧焊的工作原理及特点

焊丝通过丝轮送进,导电嘴导电,在母材与焊丝之间产生电弧,使焊丝和母材熔化,并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别:一个是焊丝作电极,并被不断熔化填入熔池,冷凝后形成焊缝;另一个是保护气体,随着熔化极氩弧焊的技术应用,保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用,如Ar 80%+CO220%的富氩保护气。通常前者称为MIG,后者称为MAG。从其操作方式看,目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊,其次是自动熔化极氩弧焊。



熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比,有如下特点。

(1)效率高 因为它电流密度大,热量集中,熔敷率高,焊接速度快。另外,容易引弧。

(2)需加强防护 因弧光强烈,烟气大,所以要加强防护。



3.保护气体

(1)最常用的惰性气体是氩气。它是一种五色无味的气体,在空气的含量为0.935%(按体积计算),氩的沸点为-186℃,介于氧和氦的沸点之间。氩是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。

我国均采用瓶装氩气用于焊接,在室温时,其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆,并标有“氩气”字样。纯氩的化学成分要求为:Ar≥99.99%;He≤0.01%;O2≤0.0015%;H2≤0.0005%;总碳量≤0.001%;水分≤30mg/m3。

氩气是一种比较理想的保护气体,比空气密度大25%,在平焊时有利于对焊接电弧进行保护,降低了保护气体的消耗。氩气是一种化学性质非常不活泼的气体,即使在高温下也不和金属发生化学反应,从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩气也不溶于液态的金属,因而不会引起气孔。氩是一种单原子气体,以原子状态存在,在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容和热传导能力小,即本身吸收量小,向外传热也少,电弧中的热量不易散失,使焊接电弧燃烧稳定,热量集中,有利于焊接的进行。

氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时,电弧的引燃较为困难,但电弧一旦引燃后就非常稳定