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药芯焊丝气保焊保护气的选择
作者:   来源:    浏览:7390   时间:2011-9-27 17:38:34

药芯焊丝气保焊

药芯焊丝气保焊(简称FCAW-G)是一种应用非常广泛的焊接工艺,如图1所示。它广泛应用于重型制造、建筑、造船、海上设施等行业中低碳钢、低合金钢和其它各种合金材料的焊接。FCAW-G焊接工艺常常采用100%的纯CO2或者75%~80%的Ar和20%~25%的CO2混合气体作为保护气。

   那么在实施药芯焊丝气保焊时,究竟该选择哪一种保护气,CO2还是Ar/CO2混合气呢?每种类型的保护气都有各自的优点和缺陷。选择焊接保护气的时候,要重点考虑成本、质量、生产率等因素。有时候保护气的选择和这些因素是相矛盾的。本文主要阐述了FCAW-G在焊接钢材中两种基本保护气选择的优缺点。    

    在具体讨论保护气选择利弊之前, 最好回顾一些基本知识。需要说明的是本文只是讨论少数几种保护气。更全面的介绍,请参考ANSI/AWSA5.32/ A5.32M,焊接保护气规范中详细规定了保护气的技术要求,包括试验、包装、鉴定、验收等方面。此外,它还包括焊接过程中通风透气等一些有用信息,全面考虑安全要求。

保护气工作原理

   所有保护气的一个主要作用是隔绝空气中氧气、氮气和水蒸气,保护焊接熔池和电极。保护气通过焊枪进入,从焊嘴喷出,包围在电极的周围, 置换掉电极周围的空气,在熔池和电弧周围形成一个临时的保护气罩。CO2 气体和Ar/CO2混合气都能实现这个目的。    

   这些保护气促进了电弧等离子区的形成,电弧等离子区是焊接电弧的电流通道。保护气类型也影响着电弧热的传导以及在熔池上施加电弧力大小。在这些问题上,CO2和Ar/CO2混合气的表现并不相同。

保护气的特点    

   CO2和Ar在电弧热中的反应各异。分析这些差异能帮助了解每种气体的特性是如何影响焊接工艺和焊接熔敷的。       

   电离电势。电离电势是气体电离所需能量的大小(比如,将气体转换成带电的离子状态),使气体能够导电。电离电势越低,电弧越容易引燃并保持稳定。CO2的电离电势为14.4eV, Ar的电离电势为15.7eV。因此,CO2保护气比Ar保护气更容易引燃电弧。    

   热传导。气体的热传导是指气体传导热能的能力大小,它的好坏将影响到熔滴过渡的方式(比如射流过渡和大滴过渡)、电弧形状、焊缝熔深和电弧温度分布等。CO2气体比Ar气和Ar/CO2混合气体具有更高的热传导能力。    

   反应性。气体的反应性是指气体是否与熔融的焊接熔池发生化学反应。气体可以大体分成两类:惰性气体和活性气体。惰性气体,在焊接熔池中不和其它元素发生反应。Ar就属于惰性气体。活性气体,在焊接熔池中会与其它元素结合或反应,形成新的化合物。在室温下,CO2属于惰性气体, 但在电弧等离子区,CO2会被分解,形成一氧化碳(CO),氧气(O2)和一些独立的氧原子(O)。因此,CO2在电弧下就变成了活性气体,能够与其它金属发生氧化。Ar/CO2混合气体也属于活性气体,不过比CO2的活性要低。    

   当其它焊接规范参数一致时,不同的保护气产生的焊接烟尘大小也不同。具体说,与CO2保护气相比,Ar/ CO2保护气产生焊接烟尘较少,这是因为CO2具有氧化性。此外,由于具体的焊接场合和焊接顺序的不同,焊接烟尘的多少也不一样。

惰性气体介绍    

   尽管惰性气体能够为焊接熔池提供保护,但它们本身却并不适合铁基金属(比如低碳钢、低合金钢、不锈钢等)药芯焊丝气保焊的焊接。比如, 如果仅用Ar作为保护气焊接不锈钢,焊缝性能会变得非常差。这是因为采用惰性气体保护会造成电弧长度加长和焊条外部钢皮过早熔化。电弧范围增大且难以控制,导致焊缝堆积。因此,采用药芯焊丝气保焊焊接铁基母材金属时,通常采用惰性气体与活性气体相结合的混合气体保护。

 
 

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