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焊接用气体

焊接∏用气体主要是指气体█保护焊(二氧化碳气体保护焊、惰性气体〗保护焊)中所用的保护性气体〓和气焊、切割时用的气体〓,包括二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)、氦气(He)、氧气(O2)、可燃气体、混合气体等。焊接时保护气体既是ξ 焊接区域的保护介质,也是产生电∏弧的气体介质;气焊和切割主要是依靠卐气体燃烧时产生的热量集中的高温火焰完成,因此气体的特性(如物理特◇性和化学特性等)不仅影响保护效果,也影响到电弧的引燃及焊接、切割过程的稳定性▃。

1.焊接︼用气体的分类

焊↓接用气体主要是指气体保护焊(二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊)中所用的保护性气体和气焊、切割时用的气体,包括二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)、氦气(He)、氧气(O2)、可燃气体、混合气体等。焊接时保护气↘体既是焊接区域的保护介质,也是产生电弧的气体介质;气焊和切割主要是依靠气体燃烧时产生的热量集中的高温火焰完成,因此气体的特性(如物理特▲性和化学特性等)不仅影响保护效果,也影响到电弧的引燃及焊接、切割过程的稳定性。

  1. 焊接用气体的分类

焊接用气体主要是指焊接或切割时所使用⌒的各种气体。根据气体在工作过程中作用,焊接用气体可分为保护气体和气焊、切割用气体两大∩类。

(1)保护气体:保护气体是指气体保护焊时所用的起保护作用的气体,主要包括二氧化碳(CO2),氩气(Ar),氦气(He),氧气(O2)、氮气(N2)、氢气(H2)及其混合气▅体(如Ar+He、Ar+CO2、Ar+CO2+O2等)。国际焊接学会指出,保护气体统一按氧化势进行分类:即惰性气体或还原性气体(i类)、弱氧化性气体(m1类)、中等氧化∞性气体(m2类)、强氧化性气体(m3和c类)。

(2)气焊、切割用气体:根据→气体的性质,气焊、切割用气体又可分为助燃气体(O2)和可燃气体两类。可然气体与氧气混合燃烧时,放出大量的热,形成热量集中的高温火焰,可将Ψ金属加热熔化。气焊、切割时常用的可然气体主要是乙炔(C2H2),其他推广使用的可燃气体还有丙烷(C3H8 )、丙烯(C3H6)、天然气(以甲烷CH4为主)、液化石ξ油气(以丙烷为主)等。

2.焊接用气体的特性

不同焊接或切割过程中气体的作用也有所不同,并且气体的选择还与被焊¤材料有关,这就需要在不同的场合选用具有某一特定物理或化学性能的气体甚至多种气体的混合。焊接和切割中◣常用气体的主要性质和用途见表1,不同气体在焊接过程中的特性见表2。

表1 ?焊接常用气体的主要特征和用途

气体 符号 主??要??性??质 在焊接中的应用
二氧化碳 CO2 ??化学性ω质稳定,不燃烧、不助燃,在高温时能分解为CO和O,对金属有一定氧化性。能液化,液态CO2蒸发时吸收大量热,能凝固成固态二氧化碳∞,俗称干冰 ??焊接时配用焊丝可用为保护气体,如CO2气体保护焊和CO2+O2、CO2+Ar等混合气体保护焊
氩气 Ar ??惰性气体,化学性质不活泼,常温和高温下不与其他元素起化学◆作用 ??在氩弧焊、等离子焊接及切割时作为保护气体,起机械保护作用
氧气 O2 ??无色气体,助燃,在高温下很↑活泼,与多种元素直接化合。焊接时,氧进入熔池会氧化金属元素,起有害作用 ??与可燃气体混合燃烧,可获得极高的温度,用于焊」接和切割,如氧-乙炔火焰、氢-氧焰。与氩、二氧化碳等按比例混合,可进行混合气体保护焊
乙炔 C2H2 ??俗称∑ 电石气,少溶于水,能溶于酒精,大量溶于丙酮,与空气和氧混合形成爆炸性混合气体,在氧气中燃烧发★出3500℃高温和强光△ ??用于氧-乙炔火焰焊接和切割
氢气 H2 ??能燃烧,常温时不活泼,高温时非常活泼,可作为金属矿和金属氧化物的①还原剂。焊接时能大量熔于液态金属,冷却时析出,易形成气孔 ??焊接时作为还♀原性保护气体。与氧混合◣燃烧,可作为气焊的热源
氮气 N2 ??化学性质不活泼,高温时能与氢氧直接化合。焊接时∴进入熔池起有害作用。与铜基本上不反应,可作保护气体 ??氮弧焊时,用氮【作为保护气体,可焊接铜和不锈钢。氮也常√用于等离子弧切割,作为外层保护气

表2 不同气体在焊接过程中的特性

气体 纯度 弧柱电位梯※度 电弧稳定性 金属过渡特性 化学性能 焊缝熔深形状 加热特性
CO2 99.90% 满意 满意,但有些☆飞溅 强氧化性 扁平形、熔深较大
Ar 99.995% 满意 蘑菇形
He 99.99% 满意 满意 扁平形 对焊件热输入比纯Ar高
N2 99.90% 在钢中产生气孔和氮▼化物 扁平形

3. 焊接用气体的选用

CO2气体保护焊、惰性气体保护焊、混合气体保护焊、等离子弧焊、保护气氛中的钎焊以及氧-乙炔气焊、切割ω 等都要使用相应的气体。焊接用气体的选】择主要取决于焊接、切割方法,除此之外,还与被焊金属的性质、焊接接头质量要求、焊件厚度和焊接位置及工艺方法等因素有关。

3.1? 根◎据焊接方法选用气体

根据在施焊过程所采用的焊接方法不同,焊接、切割或气体保护焊用的气体也不相同,焊接方法与焊接用气体的选用见表3。保护气氛中钎焊常用气体】的选用见表4。各种气体在等离子弧切割中的适←用性见表5。

表3 ? 焊接方法与焊接用气体的选用

焊??接??方??法 焊??接??气??体
气焊 C2H2+O2 H2
气割 C2H2+O2 液化石油↙气+O2 煤气+O2 天然气+O2
等离子弧切割 空气 N2 Ar+N2 Ar+H2 N2+H2
钨极惰性气体◤保护焊(TIG) Ar He Ar+He
实芯焊丝 熔化极惰性气体保护焊(MIG) Ar He Ar+He
熔化极活性气体保护焊(MAG) Ar+O2 Ar+CO2 Ar+CO2+O2
CO2气体保护焊 CO2 CO2+O2
药芯焊丝 CO2 Ar+O2 Ar+CO2

表4 ?保护气氛中钎焊常用气体的选择

气???体 性???质 化学成分◣及纯度要求 用???途
氩气 惰性 氩>99.99% 合金钢、热强合金、铜及铜合金
氢气 还原性 氢100% 合金钢、热强合金及无氧铜
分解氨 还原性 氢75%,氮25% 碳钢、低合金钢及无氢铜
非充分ㄨ压缩的分解氨 还原性 氢7%~20%,其余氮 低碳钢
氮气 相对于铜是惰性 氮100% 铜及铜合金

表5 各〗种气体在等离子弧切割中的适用性

气?????体 主??要??用??途 备?????注
Ar,Ar+H2,Ar+N2,Ar+H2+N2 切割不锈钢、有色金属或合金〇 Ar仅用于切割较薄金属
N2,N2+H2 N2作为水再压缩等离子弧的工作气体,也可用于切割碳素●钢
O2,空气 切割碳素钢和低合金钢,也用于切割不锈钢和铝 重要的铝合金结构件一般不用

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二氧化碳 分解氨 Ar+CO2
氮气 C2H2+O2 CO2+O2
氩气 液化石油气+O2 Ar+O2
氧气 Ar+N2 Ar+H2+N2
乙炔 N2+H2 焊接混合气
氢气 Ar+H2 Ar+He