焊接用氣體主要是指焊接或切割時所使用的各種氣體。根據氣體在工作過程中作用,焊接用氣體可分為保護氣體和氣焊、切割用氣體兩大類。
(1)保護氣體:保護氣體是指氣體保護焊時所用的起保護作用的氣體,主要包括二氧化碳(co2),氬氣(ar),氦氣(he),氧氣(o2)、氮氣(n2)、氫氣(h2)及其混合氣體(如ar+he、ar+co2、ar+co2+o2等)。國際焊接學會指出,保護氣體統一按氧化勢進行分類,并確定分類指標的簡單計算公式為:
分類指標=o2%+1/2co2%
在此公式的基礎上,根據保護氣體的氧化勢可將保護氣體分成五類,即惰性氣體或還原性氣體(i類)、弱氧化性氣體(m1類)、中等氧化性氣體(m2類)、強氧化性氣體(m3和c類)。保護氣體各類型的氧化勢指標見表。
(2)氣焊、切割用氣體:根據氣體的性質,氣焊、切割用氣體又可分為助燃氣體(o2)和可燃氣體兩類。可然氣體與氧氣混合燃燒時,放出大量的熱,形成熱量集中的高溫火焰,可將金屬加熱熔化。
氣焊、切割時常用的可然氣體主要是乙炔(c2h2),其他推廣使用的可燃氣體還有丙烷(c3h8 )、丙烯(c3h6)、天然氣(以甲烷ch4為主)、液化石油氣(以丙烷為主)等。
那么焊接氣體又是如何混合的呢?
1.Ar+He 氬氣的優點是電弧燃燒非常穩定、飛濺極小。氦氣的優點是電弧溫度高、母材金屬熱輸入大、焊接速度快。
以氬氣為基體,加入一定數量的氦氣即可獲得兩者所具有的優點。焊接大厚度鋁及鋁合金時,采用Ar+He混合氣體可改善焊縫熔深、減少氣孔和提高生產率。板厚10~20mm時入體積分數為50%的He;板厚大于20mm后,則加入體積分數為75%~90%的He。 焊接銅及銅合金時,Ar+He混合氣體可以改善焊縫的潤濕性,提高焊縫質量。He占的比例一般為50%~75%(體積分數)。
2.Ar+H2 在氬氣中加入H2可以提高電弧溫度,增加母材金屬的熱輸入。如用TIG電弧或等離子弧焊接不銹鋼時,為了提高焊接速度常在氬氣中加入體積分數為4%~8%H2。利用Ar+H2混合氣體的還原性,可用來焊接鎳及其合金,以抑制和消除鎳焊縫中的CO氣孔。但加入的H2含量(體積分數)必須低于6%,否則會導致產生氫氣孔。
3.Ar+N2 在Ar中加入N2后,電弧的溫度比純氬高,主要用于焊接銅及銅合金,這種混合氣體與Ar+He混合氣體相比較,優點是N2來源多,價格便宜。缺點是焊接時有飛濺,并且焊縫表面較粗糙,焊接過程中還伴有一定的煙霧。
4.Ar+O2 混合氣體有兩種類型:一種含O2量(體積分數)較低,為1%~5%,用于焊接不銹鋼;另一種含O2量(體積分數)較高,可達20%以上,用于焊接低碳鋼及低合金結構鋼。
在純氬中加入體積分數為1%的O2用來焊接不銹鋼時,可以克服純氬焊接不銹鋼時電弧陰極斑點不穩定的現象(陰極飄移)。
陰極飄移:電弧本身具有跳躍性和粘著性,對于黑色金屬,因為他們表面的氧化膜沒有鎂鋁等合金的致密,在焊接的過程中,電弧總是尋找金屬微觀表面上的氧化物點聚集,由于電弧的跳躍性和粘著性,導致電弧不連續,也就會產生電弧偏移,也就是陰極漂移,從而導致電弧的不穩定性。加入一定的氧,焊接時會氧化金屬表面,確保焊接電弧的穩定。
5.Ar+CO2 廣泛應用于焊接碳鋼及低合金結構鋼,可以提高焊縫金屬的沖擊韌度和減小飛濺。
6.Ar+CO2+O2 三者混合可用來焊接低碳鋼、低合金結構鋼,對焊縫成形、接頭質量、熔滴過渡和電弧穩定性都有良好效果。
審核編輯:郭婷
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原文標題:【知識】常用的焊接保護氣體有哪些?它們如何混合的?
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