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。
概念
鎢極惰性氣體保護焊(TIG)的一種。是在氬氣保護下,利用電弧熱熔化母材和填充絲而形成接頭的焊接方法。主要控制焊接電流、焊接速度、氬氣流量三個參數。與手工焊相比,電弧和熔池可見,操作方便;可焊接活性金屬的薄板結構;焊縫質量好,接頭強度可達母材的80%~90%。1930年美國發明惰性氣體保護焊,1957年中國開始使用鎢極氬弧焊。可焊接不銹鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金等材料,用于核能、航空航天、船舶、電子、冶金等工業。
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。
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。
特點
1、效率高
電流密度大,熱量集中,熔敷率高,焊接速度快。另外,容易引弧。
氬弧焊
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
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%;O2≤0.0015%;H2≤0.0005%;總碳量≤0.001%;水分≤30mg/m2。
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。
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。 [2]
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、硬度過高、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。
應用
氬弧焊適用于焊接易氧化的有色金屬和合金鋼(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。