氬弧焊,是使用氬氣作為保護氣體的一種焊接技術。又稱氬氣體保護焊。就是在 電弧焊的周圍通上氬氣保護氣體,將空氣隔離在焊區之外,防止焊區的氧化。
氬弧焊 技術是在普通電弧焊的原理的基礎上,利用氬氣對金屬焊材的保護,通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態形成熔池,使被焊金屬和焊材達到冶金結合的一種 焊接技術,由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣,使焊材不能和空氣中的氧氣接觸,從而防止了焊材的氧化,因此可以焊接不銹鋼、鐵類五金金屬。
基本分類
氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。
非熔化極
工作原理及特點:非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極(通常是鎢極)和工件之間燃燒,在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學反應的 惰性氣體(常用氬氣),形成一個保護氣罩,使鎢極端部、電弧和熔池及鄰近熱影響區的高溫金屬不與空氣接觸,能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的焊接接頭,其力學性能非常好。
熔化極工
作原理及特點 : 焊絲通過絲輪送進,導電嘴導電,在母材與焊絲之間產生電弧,使焊絲和母材熔化,并用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的。它和 鎢極氬弧焊的區別:一個是焊絲作電極,并被不斷熔化填入熔池,冷凝后形成焊縫;另一個是采用保護氣體,隨著熔化極氬弧焊的技術應用,保護氣體已由單一的氬氣發展出多種混合氣體的廣泛應用,如以氬氣或氦氣為保護氣時 稱為熔化極惰性氣體保護電弧焊(在國際上簡稱為MIG焊);以惰性氣體與氧化性氣體(O2,CO2)混合氣為保護氣體 時,或以CO2氣體或CO2+O2混合氣為保護氣時,統稱為熔化極活性氣 體保護電弧焊(在國際上簡稱為MAG焊)。從其操作方式看,目前應用最廣的是半自動熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護焊,其次是自動熔化極氬弧焊。
工作原理
氬弧焊在主回路、輔助電源、驅動電路、保護電路等方面的工作原理是與手弧焊是相同的。在此不再多敘述,而著重介紹氬弧焊機所特有的控制功能及起弧電路功能。
基本特點
熔敷率高
電流密度大,熱量集中,熔敷率高,焊接速度快。另外,容易引弧。 需加強防護 因弧光強烈,煙氣大,所以要加強防護。
保護氣體
最常用的 惰性氣體是氬氣。它是一種無色無味的氣體,在空氣的含量為0.935%(按體積計算),氬的沸點為-186℃,介于氧和氦的沸點之間。氬氣是氧氣廠分餾液態空氣制取氧氣時的副產品。
中國均采用瓶裝氬氣用于焊接,在室溫時,其充裝壓力為15MPa。鋼瓶涂灰色漆,并標有“氬氣”字樣。純氬的化學成分要求為:Ar≥99.99%;He≤0.01%;O 2≤0.0015%;H 2≤0.0005%;總碳量≤0.001%;水分≤30mg/m 3。
氬氣是一種比較理想的保護氣體,比空氣密度大25%,在平焊時有利于對焊接電弧進行保護,降低了保護氣體的消耗。氬氣是一種化學性質非常不活潑的氣體,即使在高溫下也不和金屬發生化學反應,從而沒有了合金元素氧化燒損及由此帶來的一系列問題。氬氣也不溶于液態的金屬,因而不會引起氣孔。氬是一種單原子氣體,以原子狀態存在,在高溫下沒有分子分解或原子吸熱的現象。氬氣的比熱容和熱傳導能力小,即本身吸收量小,向外傳熱也少,電弧中的熱量不易散失,使焊接電弧燃燒穩定,熱量集中,有利于焊接的進行。
氬氣的缺點是電離勢較高。當電弧空間充滿氬氣時,電弧的引燃較為困難,但電弧一旦引燃后就非常穩定。
主要優點
氬弧焊之所以能獲得如此廣泛的應用,主要是因為有如下優點。
1. 氬氣保護可隔絕空氣中氧氣、氮氣、氫氣等對電弧和熔池產生的不良影響,減少合金元素的燒損,以得到致密、無飛濺、質量高的焊接接頭;
2. 氬弧焊的電弧燃燒穩定,熱量集中,弧柱溫度高,焊接生產效率高,熱影響區窄,所焊的焊件應力、變形、裂紋傾向小;
3. 氬弧焊為明弧施焊,操作、觀察方便;
4. 電極損耗小,弧長容易保持,焊接時無熔劑、涂藥層,所以容易實現機械化和自動化;
5. 氬弧焊幾乎能焊接所有金屬,特別是一些難熔金屬、易氧化金屬,如鎂、鈦、鉬、鋯、鋁等及其合金;
6. 不受焊件位置限制,可進行全位置焊接。
打底工藝
基本概述
采用氬弧焊打底工藝,可以得到優質的焊接接頭。氬弧焊打底 焊接工藝在鍋爐的水冷壁、過熱器、省煤器等焊接中,接頭質量優良,經射線探傷,焊縫級別均在Ⅱ級以上。
主要優點
1. 質量好 只要選擇合適的 焊絲、 焊接工藝參數和良好的氣體保護就能使根部得到良好的熔透性,而且透度均勻,表面光滑、整齊。不存在一般焊條電弧焊時容易產生的 焊瘤、未焊透和凹陷等缺陷。
2. 效率高 在管道的*層焊接中,手工氬弧焊為連弧焊。而焊條電弧焊為斷弧焊,因此手工氬弧焊可提高效率2~4倍。因不需清理熔渣和修理焊道,則速度提高更快。在第二層電弧焊蓋面時,平滑整齊的氬弧焊打底層非常利于電弧焊蓋面,能保證層間良好地熔合,尤其在小直徑管的焊接中,效率更顯著。
3. 易掌握 手工電弧焊根部焊縫的焊接,必須由經驗豐富且較高技術水平的 焊工來擔任。采用手工氬弧焊打底,一般從事焊接工作的工人經較短時間的練習,基本上均能掌握。
4. 變形小 氬弧焊打底時熱影響區要小得多,故焊接接頭變形量小,殘余應力也小。
焊接工藝
1. 焊接實例 省煤器、蒸發段管束、水冷壁及低溫過熱器用材為20號鋼,高溫過熱器管為12Cr1MoV。
2. 焊前準備 焊接前,管口應做30°的坡口,管端內外15mm范圍內應打磨出金屬本色。管道對口間隙為1~3mm。實際對口間隙過大時,需先在管道坡口一側堆焊過渡層。搭建臨時避風設施,嚴格控制焊接作業處的風速,因風速超過一定范圍,極易產生氣孔。
3. 操作 使用WST315手工鎢極氬弧焊機,焊機本身裝有高頻引弧裝置,可采用高頻引弧。熄弧與 焊條電弧焊不同,如熄弧過快,則易產生弧坑裂紋,所以操作時要將熔池引向邊緣或母材較厚處,然后逐漸縮小熔池慢慢熄弧,最后關閉保護氣體。
對于壁厚3~4mm的20號鋼管材,填充材料可用TIGJ50(對12Cr1 MoV,可用08CrMoV ),鎢極棒直徑2mm,焊接電流75~100A, 電弧電壓12~14V,保護氣體流量8~10L/min,電源種類為直流正接。
主要缺點
1. 氬弧焊因為熱影響區域大,工件在修補后常常會造成變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊、或者是結合力不夠及內應力損傷等缺點。尤其在精密鑄造件細小缺陷的修補過程在表面突出。在精密鑄件缺陷的修補領域可以使用 冷焊機來替代氬弧焊,由于冷焊機放熱量小,較好的克服了氬弧焊的缺點,彌補了精密鑄件的修復難題。
2. 氬弧焊與焊條電弧焊相比對人身體的傷害程度要高一些,氬弧焊的電流密度大,發出的光比較強烈,它的電弧產生的紫外線輻射,約為普通焊條電弧焊的5~30倍,紅外線約為焊條電弧焊的1~1.5倍,在焊接時產生的臭氧含量較高,因此,盡量選擇空氣流通較好的地方施工,不然對身體有很大的傷害。
3. 對于低熔點和易蒸發的金屬(如鉛、錫。鋅),焊接較困難。
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