氬弧焊是以氬氣作為保護氣體的一種電弧焊方法,見圖1-1。在很多不銹鋼廠家的加工工藝中,氬弧焊是非常重要的不銹鋼加工工藝,只有知道了氬弧焊的原理之后才能更好的把握氬弧焊的操作技巧。氬弧焊的原理是氬氣從焊槍(焊炬)的噴嘴噴出,在焊接區形成連續封閉的氬氣層,使電極和金屬熔池與空氣隔絕,防止有害氣體(如氧、氮等)侵入,對電極和焊接熔池起著機械保護的作用。同時,由于氬氣是一種惰性氣體,既不與金屬起化學反應,也不溶解于液體金屬,從而母材中的合金元素不會燒損,焊縫不易產生氣孔。因此,氬氣保護是得到較高質量焊縫的有效、可靠的方法。
圖1-1 氬弧焊示意圖
1—噴嘴;2—鎢極;3—氣體;4—焊道;5—熔池;6—填充焊絲;7—送絲滾輪;8—焊絲
氬弧焊的優點主要有以下幾方面。
(1)氬氣不僅能有效地保護焊接區,而且具有既不溶于金屬又不與金屬發生反應的特點,因此可焊接的材料范圍很廣,幾乎所有的金屬材料都可進行氬弧焊。特別適合焊接化學性質活潑的金屬及其合金,如奧氏體不銹鋼,鋁、鎂、銅、鈦及其合金的焊接。
(2)氬弧焊時,由于電弧受到氬氣流的壓縮和冷卻作用,使電弧加熱集中,熱影響區縮小,因此焊接應力和變形比較小,故適用于薄板的焊接。
(3)氬氣在電弧的作用下,將產生電離,質量較大的正離子以極大的速度沖向陰極,使陰極產生高溫,可將難熔的氧化膜粉碎和汽化。因此,在焊接各種金屬和合金時,不需要使用焊劑或熔劑,就能獲得優質焊縫。
(4)氬弧焊是明弧焊,焊接時易于觀察,操作簡便,能在各種空間位置進行焊接,并容易實現焊接過程的機械化和自動化。
氬弧焊也存在著一些缺點,如氬氣的電離勢較高,交流電源的電弧不穩定。此外,氬弧焊會激發出較強的紫外線并產生臭氧,這對操作者的身體有一定影響。因此,需要采取相應的保護措施。
第二節 氬弧焊的分類與應用
氬弧焊按所用的電極不同,可分為非熔化極氬弧焊(TIG焊)和熔化極氬弧焊(MIG焊和MAG焊)兩種;按操作方法和送絲方式不同,前者又可分為手工鎢極氬弧焊、半自動鎢極氬弧焊、自動鎢極氬弧焊和脈沖鎢極氬弧焊,后者可分為自動、半自動和脈沖熔化極氬弧焊三種,見圖1-2。
由于氬弧焊具有較多的顯著特點,所以,在我國國防、航空、化工、造船、電器等工業部門應用較為普遍。隨著有色金屬、高合金鋼及稀有金屬的結構產品日益增多,氬弧焊技術的應用將越來越廣泛。
非熔化極氬弧焊由于焊接電流受電極(鎢極)的限制,電弧功率小,只適用于薄工件的焊接。熔化極氬弧焊可以采用較大的焊接電流,因此電弧功率大,可用來焊接厚的工件。另外,脈沖熔化極氬弧焊是利用維弧電流保持主電弧的電離通道,并周期性地加一同極性高峰值脈沖電流產生脈沖電弧,以熔化金屬并控制熔滴過渡的氬弧焊,通常用來焊接薄的工件和用于管道全位置自動焊。
圖1-2 氬弧焊的分類
MIG焊和MAG焊都是熔化極氬弧焊,其區別主要是采用的保護氣體不同,MIG焊采用的保護氣體是Ar或Ar+He,而MAG焊采用的保護氣體為惰性氣體加少量氧化性氣體,例如:Ar+O2、Ar+CO2、Ar+CO2+O2,其中氧化性氣體,一般O2:2%~5%、CO2:5%~20%,在基本不改變惰性氣體電弧基本特性條件下,以進一步提高電弧穩定性。
MIG焊根據所用焊絲及焊接規范的不同,可采用短路過渡、大滴過渡、射流過渡、亞射過渡及脈沖射流過渡,生產效率比TIG焊高,焊接變形比TIG焊小,母材熔深大,填充金屬熔敷速度快,易實現自動化,電弧燃燒穩定,熔滴過渡平穩、安定,無劇烈飛濺,在整個電弧燃燒過程中,焊絲連續等速送進??珊附铀薪饘?,如碳鋼、低合金鋼,特別適合焊接鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金、不銹鋼。能焊板材厚度最薄1mm,也適合焊中、厚板,可全位置焊接。
MAG焊可采用短路過渡、噴射過渡和脈沖噴射過渡進行焊接,能提高熔滴過渡的穩定性,穩定陰極斑點,提高電弧燃燒的穩定性,增大電弧熱功率,減少焊接缺陷及降低焊接成本,獲得優良的焊縫質量。適用于碳鋼、低合金鋼和不銹鋼的焊接。適合于全位置焊接。