氬弧焊

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氬弧焊簡介

　　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溶池，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，因此可以焊接銅、鋁、合金鋼等有色金屬。

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氬弧焊分類

　　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。

1．非熔化極氬弧焊

　　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，使鎢極端頭，電弧和熔池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸，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。

2．熔化極氬弧焊

　　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Ar 80％＋CO220％的富氬保護氣。通常前者稱為MIG，后者稱為MAG。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。

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氬弧焊特點

1.熔化極氬弧焊與鎢極氬弧焊相比的特點

　　(1)效率高 因為它電流密度大，熱量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。 (2)需加強防護 因弧光強烈，煙氣大，所以要加強防護。

2.保護氣體

　　(1)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。 　　我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％；O2≤0.0015％；H2≤0.0005％；總碳量≤0.001％；水分≤30mg／m3。 　　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。

3.氬弧焊的缺點

　　（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。 　　氬弧焊的應用： 　　氬弧焊適用于焊接易氧化的有色金屬和合金鋼（目前主要用Al、Mg、Ti及其合金和不銹鋼的焊接）；適用于單面焊雙面成形，如打底焊和管子焊接；鎢極氬弧焊還適用于薄板焊接。 　　 右圖即為 氬弧焊結構示意圖 　　1—填充細棒 2—噴嘴 3—導電嘴 4—焊槍 5—鎢極 6—焊槍手柄 　　7—氬氣流 8—焊接電弧 9—金屬熔池 10—焊絲盤 11—送絲機構 12—焊絲

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鎢極氬弧焊安全規程

　　1）焊接工作場地必須備有防火設備，如砂箱、滅火器、消防栓、水桶等。易燃物品距離焊接場所不得小于5ｍ。若無法滿足規定距離時，可用石棉板、石棉布等妥善覆蓋，防止火星落入易燃物品。易爆物品距離焊接所不得小于10ｍ。氬弧焊工作場地要有良好的自然通風和固定的機械通風裝置，減少氬弧焊有害氣體和金屬粉塵的危害。 　　2）手工鎢極氬弧焊機應放置在干燥通風處，嚴格按照使用說明書操作。使用前應對焊機進行全面檢查。確定沒有隱患，再接通電源。空載運行正常后方可施焊。保證焊機接線正確，必須良好、牢固接地以保障安全。焊機電源的通、斷由電源板上的開關控制，嚴禁負載扳動開關，以免形狀觸頭燒損。 　　3）應經常檢查氬弧焊槍冷卻水系統的工作情況，發現堵塞或泄漏時應即刻解決，防止燒壞焊槍和影響焊接質量。 　　4）焊人員離開工作場所或焊機不使用時，必須切斷電源。若焊機發生故障，應由專業人員進行維修，檢修時應作好防電擊等安全措施。焊機應至少每年除塵清潔一次。 　　5）鎢極氬弧焊機高頻振蕩器產生的高頻電磁場會使人產生一定的頭暈、疲乏。因此焊接時應盡量減少高頻電磁場作用的時間，引燃電弧后立即切斷高頻電源。焊槍和焊接電纜外應用軟金屬編織線屏蔽（軟管一端接在焊槍上，另一端接地，外面不包絕緣）。如有條件，應盡量采用晶體脈沖引弧取代高頻引弧。 　　6）氬弧焊時，紫外線強度很大，易引起電光性眼炎、電弧灼傷，同時產生臭氧和氮氧化合物刺激呼吸道。因此，焊工操作時應穿白帆布工作服，戴好口罩、面罩及防護手套、腳蓋等。為了防止觸電，應在工作臺附近地面覆蓋絕緣橡皮，工作人員應穿絕緣膠鞋。

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氬弧焊打底

　　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。

1．氬弧焊打底優點

　　(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 在管道的第一層焊接中，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。

2．工藝簡介

　　(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。