解析混合三元保护焊气体的应用

 

　　1.气体的分类及特点

 

　　保护气体分活性气体和惰性气体。

 

　　活性气体有：CO2、O2、N2、H2；

 

　　惰性气体有：Ar、He。

 

　　常用的焊接保护气体和混合气有：氩气(TIG和MIG)，CO2(MAG或CO2焊接)，氩气+CO2(MAG)，氦气(TIG和MIG)，氩 气+O2(MAG)，氩气+CO2+O2(MAG)，氩气+氦气(TIG和MIG)，氩气+氦气+CO2(MAG)，氩气+H2(TIG)，氩 气+CO2+H2(MAG)。

 

　　CO2焊接特点如下：

 

　　（1）用于碳钢的一般目的焊接。

 

　　（2）CO2在电弧中分解成为一氧化碳（CO）和氧气（O2）。

 

　　（3）具有高度氧化性的保护气。

 

　　（4）通过焊丝中的还原剂避免产生孔隙。

 

　　（5）比氩气温度高——更大的熔深、球根状剖面。

 

　　（6）只限于浸送（短路）模式。

 

　　（7）较差的电弧稳定性导致形成大熔滴。

 

　　（8）较多的飞溅物。

 

　　而氩气可作为所有材料的TIG焊，特别是用于铝合金、铜与合金以及对氧气敏感的其他材料的MIG焊。

 

　　2.混合三元保护焊气体焊接的特点

 

　　介绍以氩气+CO2+O2(MAG焊钢)和氩气+CO2+H2(MAG不锈钢)等三元混合气的特点。

 

　　氩气/CO2/O2混合物（MAG）的特点如下：

 

　　（1）结合了CO2和O2的好处。

 

　　（2）改善电弧稳定性。

 

　　（3）优化金属过渡特性。

 

　　（4）产生最少的飞溅物。

 

　　（4）改善焊缝横截面外形。

 

　　（5）稳定焊接特性——短途经渡和喷射过渡。

 

　　（6）易用——更适应对参数设置的变化。

 

　　在TIG焊中在氩气中添加H2（最高5%）可增加电弧电压，收缩电弧和熔池，熔深具有更高的深宽比，进步焊接速度。仅针对奥氏体不锈钢（300系列， 例如304、316）在MAG不锈钢焊中在氩气/CO2中添加H2（最高1.5%），可增加熔深的深宽比，与等价的氩气/CO2相比，焊缝表面更明亮。

 

　　3.用混合三元保护气体和纯CO2气来比较焊接碳钢的差别

 

　　CO2保护气由于气体的物理特性，在用作MAG焊的电弧保护气时，在生产效率和质量方面有一定的局限性。经过开发出混合三元保护焊气体来解决CO2的局限性。

 

　　分别从焊接速度、飞溅大小或打磨往飞溅、可见的焊缝质量(光滑度、凸出)、烟尘等环境、单位焊接本钱上分别测试。

 

　　（1）焊接速度由使用混合三元保护气体的焊接速度进步了33.4%，由于焊接速度的进步，可大大节约每米焊缝的本钱，增加生产效益，降低单位能耗。

 

　　（2）更低的飞溅使用混合三元保护气体可带来更少的飞溅，飞溅颗粒更小，更轻易清除，每米焊缝的清理时间可减2min。较少的硅化物和干净的焊缝表 面，多道焊时带来较少的打磨和清理时间。混合三元保护气体可焊出较平滑的焊缝表面，焊缝高出部分可从CO2保护焊的30%降到10%。

 

　　混合三元保护气体的焊接过程效率比CO2的焊接过程效率高，这个差别是由于飞溅和烟尘造成的。CO2的效率是85%,混合三元保护气体的效率为94.5%。由于较平滑的焊缝和较高的利用率，可减少单位长度焊缝的焊丝消耗量。

 

　　CO2与混合三元保护气体的表面成形对比。

 

　　在同样的焊接时间里，混合三元保护气体的飞溅明显减少，这样可以减少清理喷嘴的时间。同时，导电嘴飞溅少，可保证稳定的送丝、稳定电弧和好的焊接质量。

 

　　（3）更低的烟尘在焊接过程中，拍下焊接烟尘的照片，混合三元保护气体的烟尘较少。

 

　　经试验得知，新的混合三元保护焊气体每米焊缝的本钱比CO2降低了20%。

 

　　在提倡低碳经济和可持续发展的今天，由于混合三元保护焊气体具有高效、节能、降耗、安全和环保等重大优点，因此具有很大的市场潜力。混合三元保护焊气 体常用在多种焊接工艺中，最常见于MIG/MAG及TIG焊接。选择一种合适的焊接气体在焊接工艺中十分关键。焊接气体不仅会保护焊接金属免受周围空气的 影响，还有助于提升产能并改善焊缝的机械性能。

  谱源气体常配置的三元混合气有Ar-He-CO2、Ar-He-N2、Ar-He-O2、Ar-O2-CO2等。可根据客户需求配制。配制混合气用的Ar、H2、N2、CO2等气体，纯度为99.999％，通常水分均被视为有害杂质，要求H210mg／m3。

 应用说明：钨极惰性气体保护焊简称TIG焊。气体的作用主要是保护熔化金属不受空气中氧﹑氮﹑氢等有害元素和水分的影响﹐但它同时对电弧的稳定性﹑熔 滴过渡形式和熔池的活动性有一定影响。因此﹐采用不同的气体会产生不同的冶金反应和工艺效果。气体保护电弧焊的主要特点是电弧可见﹐熔池较小﹐易于实现机 械化和自动化﹐生产率高。气体保护电弧焊适用于不锈钢﹑碳钢、含锰型钢、铝和钛等金属的焊接﹐广泛应用於汽车﹑船舶﹑锅炉﹑管道和压力容器、医药设备、不 锈钢阀门等产品的制造﹐特别是其中要求质量较高或全位置焊接的场合。
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