氬弧焊的基礎(chǔ)知識(shí)

一、簡(jiǎn)介

氬弧焊，是使用氬氣作為保護(hù)氣體的一種焊接技術(shù)。又稱氬氣體保護(hù)焊。就是在電弧焊的周圍通上氬氣保護(hù)氣體，將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)的氧化。

氬弧焊技術(shù)是在普通電弧焊的原理的基礎(chǔ)上，利用氬氣對(duì)金屬焊材的保護(hù)，通過(guò)高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成熔池，使被焊金屬和焊材達(dá)到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)，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。

二、分類

1、非熔化極氬弧焊

工作原理及特點(diǎn)：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(guò)一種不和金屬起化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體(常用氬氣)，形成一個(gè)保護(hù)氣罩，使鎢極端部、電弧和熔池及鄰近熱影響區(qū)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(xué)性能非常好。

2、熔化極氬弧焊

工作原理及特點(diǎn)：焊絲通過(guò)絲輪送進(jìn)，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電，在母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母材熔化，并用惰性氣體氬氣保護(hù)電弧和熔融金屬來(lái)進(jìn)行焊接的。它和鎢極氬弧焊的區(qū)別:一個(gè)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(gè)是采用保護(hù)氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術(shù)應(yīng)用，保護(hù)氣體已由單一的氬氣發(fā)展出多種混合氣體的廣泛應(yīng)用，如以氬氣或氦氣為保護(hù)氣時(shí) 稱為熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊(在國(guó)際上簡(jiǎn)稱為MIG焊);以惰性氣體與氧化性氣體(O2,CO2)混合氣為保護(hù)氣體 時(shí)，或以CO2氣體或CO2+O2混合氣為保護(hù)氣時(shí)，統(tǒng)稱為熔化極活性氣 體保護(hù)電弧焊(在國(guó)際上簡(jiǎn)稱為MAG焊)。從其操作方式看，目前應(yīng)用最廣的是半自動(dòng)熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護(hù)焊，其次是自動(dòng)熔化極氬弧焊。

三、特點(diǎn)

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(qiáng)防護(hù) 因弧光強(qiáng)烈，煙氣大，所以要加強(qiáng)防護(hù)。

2、保護(hù)氣體

(1)最常用的惰性氣體是氬氣。它是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，在空氣的含量為0.935%(按體積計(jì)算)，氬的沸點(diǎn)為-186℃，介于氧和氦的沸點(diǎn)之間。氬氣是氧氣廠分餾液態(tài)空氣制取氧氣時(shí)的副產(chǎn)品。

中國(guó)均采用瓶裝氬氣用于焊接，在室溫時(shí)，其充裝壓力為15MPa。鋼瓶涂灰色漆，并標(biāo)有"氬氣"字樣。純氬的化學(xué)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/m。

氬氣是一種比較理想的保護(hù)氣體，比空氣密度大25%，在平焊時(shí)有利于對(duì)焊接電弧進(jìn)行保護(hù)，降低了保護(hù)氣體的消耗。氬氣是一種化學(xué)性質(zhì)非常不活潑的氣體，即使在高溫下也不和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而沒有了合金元素氧化燒損及由此帶來(lái)的一系列問(wèn)題。氬氣也不溶于液態(tài)的金屬，因而不會(huì)引起氣孔。氬是一種單原子氣體，以原子狀態(tài)存在，在高溫下沒有分子分解或原子吸熱的現(xiàn)象。氬氣的比熱容和熱傳導(dǎo)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(wěn)定，熱量集中，有利于焊接的進(jìn)行。

氬氣的缺點(diǎn)是電離勢(shì)較高。當(dāng)電弧空間充滿氬氣時(shí)，電弧的引燃較為困難，但電弧一旦引燃后就非常穩(wěn)定。

四、優(yōu)點(diǎn)

氬弧焊之所以能獲得如此廣泛的應(yīng)用，主要是因?yàn)橛腥缦聝?yōu)點(diǎn)。

1、氬氣保護(hù)可隔絕空氣中氧氣、氮?dú)狻錃獾葘?duì)電弧和熔池產(chǎn)生的不良影響，減少合金元素的燒損，以得到致密、無(wú)飛濺、質(zhì)量高的焊接接頭;

2、氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，弧柱溫度高，焊接生產(chǎn)效率高，熱影響區(qū)窄，所焊的焊件應(yīng)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(zhǎng)容易保持，焊接時(shí)無(wú)熔劑、涂藥層，所以容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)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(jìn)行全位置焊接。

五、氬弧焊的應(yīng)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。

六、工藝

(1)焊接實(shí)例 省煤器、蒸發(fā)段管束、水冷壁及低溫過(guò)熱器用材為20號(hào)鋼，高溫過(guò)熱器管為12Cr1MoV。

(2)焊前準(zhǔn)備 焊接前，管口應(yīng)做30°的坡口，管端內(nèi)外15mm范圍內(nèi)應(yīng)打磨出金屬本色。管道對(duì)口間隙為1~3mm。實(shí)際對(duì)口間隙過(guò)大時(shí)，需先在管道坡口一側(cè)堆焊過(guò)渡層。搭建臨時(shí)避風(fēng)設(shè)施，嚴(yán)格控制焊接作業(yè)處的風(fēng)速，因風(fēng)速超過(guò)一定范圍，極易產(chǎn)生氣孔。

(3)操作 使用WST315手工鎢極氬弧焊機(jī)，焊機(jī)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(guò)快，則易產(chǎn)生弧坑裂紋，所以操作時(shí)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(guān)閉保護(hù)氣體。

對(duì)于壁厚3~4mm的20號(hào)鋼管材，填充材料可用TIGJ50(對(duì)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(hù)氣體流量8~10L/min，電源種類為直流正接。

焊絲

▲GMT-SKD11 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 56~58 焊補(bǔ)冷作鋼、五金沖壓模、切模、刀具、成型模、工件硬面制作具高硬度、耐磨性及高韌性之氬焊條，焊補(bǔ)前先加溫預(yù)熱，否則易產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。

▲GMT-SKD61 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 40~43 焊補(bǔ)鋅、鋁壓鑄模、具良好之耐熱性與耐龜裂性、熱氣沖模、鋁銅熱鍛模、鋁銅壓鑄模、具良好耐熱、耐磨、耐龜裂性。一般熱壓鑄模常有龜甲裂紋狀，大部 份是由熱應(yīng)力所引起，亦有因表面氧化或壓鑄原料之腐蝕所引起，熱處理調(diào)至適當(dāng)硬度改善其壽命，硬度太低或太高均不適用。

▲GMT-8407-H13 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 43~46 制鋅、鋁、錫等有色合金及銅合金之壓鑄模，可用作熱鍛或沖壓模。具高韌性、耐磨性及防熱熔蝕性佳，抗高溫軟化，防高溫疲勞性良好，可焊補(bǔ)熱作沖頭、 絞刀、軋刀、切槽刀、剪刀...等做熱處理時(shí)，需防止脫碳，熱工具鋼焊后所產(chǎn)生之硬度太高亦發(fā)生破裂。

▲GMT-888T > 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高硬度鋼之接合，硬面制作之打底，龜裂之焊合。高強(qiáng)度焊支，含鎳鉻合金成份高，用于防破裂底層焊接、填充打底，拉力強(qiáng)，并可修補(bǔ)鋼材之龜裂焊合重建。

▲GMT-718 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 28~30 大型家電、玩具、通信、電子、運(yùn)動(dòng)器材等塑料產(chǎn)品模具鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模，切削性、蝕花性良好，研磨后表面光澤性優(yōu)良，使用壽命長(zhǎng)。預(yù)熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃，作多層焊補(bǔ)時(shí)，采用后退法焊補(bǔ)，較不易產(chǎn)生融合不良及針孔等缺陷。

▲GMT-738 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 32~35 半透明及需有表面光澤之塑料產(chǎn)品模具鋼，大型模具，產(chǎn)品形狀復(fù)雜及精度高之塑料模用鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模、蝕花性良好，具備優(yōu)良加工性 能，易切削拋光和電蝕，韌性及耐磨性佳。預(yù)熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃，作多層焊補(bǔ)時(shí)，采用后退法焊補(bǔ)，比較不易產(chǎn)生融合不良及針孔等缺陷。

▲GMT-P20Ni > 0.5 ~ 3.2mm HRC 30~34 塑料射出模、耐熱模(鑄銅模)。以焊接裂開敏感性低的合金成份設(shè)計(jì)，含鎳約1%，適合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料，具良好之拋光性，焊后無(wú)氣孔、 裂紋，打磨后有良好之光潔度，經(jīng)真空脫氣，鍛造后，預(yù)硬至HRC 33度，斷面硬度分布均一，模具壽命達(dá)300,000以上。預(yù)熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃，作多層焊補(bǔ)時(shí)，采用后退法焊補(bǔ)，較不易產(chǎn) 生融合不良及針孔等缺陷。

▲GMT-NAK-80 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 38~42 塑料射出模、鏡面鋼。高硬度，鏡面效果特佳，放電加工性良好，焊接性能極好，研磨后，光滑如鏡，為世界最進(jìn)步，最優(yōu)秀塑模鋼，加入易削元素，切削加 工容易，具高強(qiáng)韌性及耐磨不變形特性，適合各種透明塑料產(chǎn)品之模具鋼。預(yù)熱溫度300~400℃后熱溫度450~550℃，用作多層焊補(bǔ)時(shí)，采用后退法焊補(bǔ)，較不易產(chǎn)生融合不良及針孔等缺陷。

▲GMT-S-136 > 0.5 ~ 1.6mm HB~400 塑料射出模，抗腐蝕、滲透性良好。高純度、高鏡面度，拋光性良好，抗銹防酸能力極佳，熱處理變型少，適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料，耐腐蝕及容易加 工之模件及夾具，超鏡面耐蝕精密模具，如橡膠模具、照相機(jī)部件、透鏡、表殼等。

▲GMT-200T(皇牌S-2)> 0.5 ~ 2.4mm HB~200 鐵模、鞋模、軟鋼焊接、易雕刻蝕花，S45C 、S55C 鋼材等修補(bǔ)。質(zhì)地細(xì)密、軟、易加工、不會(huì)有氣孔產(chǎn)生，預(yù)熱溫度200~250℃ 后熱溫度350~450℃。

▲GMT-BeCu (鈹銅) > 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高導(dǎo)熱的銅合金模具材料，主加元素為鈹，其適用于塑料注塑成型模具的內(nèi)鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。鎢銅材料則應(yīng)用在電阻焊、電火花、電子封裝以及精密機(jī)械設(shè)備等。

▲GMT-CUS(氬焊銅) > 0.5 ~ 2.4mm HB~200 此焊支用途廣泛，可焊補(bǔ)電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵、一般銅件之焊補(bǔ)。機(jī)械性能良好，可用于銅合金之焊接修補(bǔ)，也可用于焊接鋼和生鐵、鐵的接合。

▲GMT-OH1-1G(油鋼) > 0.5 ~ 3.2mm HRC 52~57 沖裁模、量規(guī)、拉模、穿孔沖頭、可廣泛使用在五金冷沖壓，手飾壓花模等，通用特殊工具鋼、耐磨、油冷。

▲GMT-Cr鋼 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 55~57 沖裁模、冷作成型模、冷拉模、沖頭、高硬度、高軔性、線切割性良好。焊補(bǔ)前先加溫預(yù)熱，焊補(bǔ)后請(qǐng)做后熱動(dòng)作。

▲GMT-MS-3 > 1.6~2.4mm 焊后HRC 30~32 500℃ 2H較硬化，硬度HRC 48~50馬氏體時(shí)效鋼系，鋁壓鑄模，低壓鑄造模，鍛造模，沖裁模，注塑模的堆焊。特殊硬化高韌度合金，非常適用于鋁重力壓鑄模、澆 口、延長(zhǎng)使用壽命的2~3倍，可制作非常精密之模具、超鏡面(澆口補(bǔ)焊，使用不易熱疲勞裂痕)。

▲GMT-M3-2(SKH9) > 1.2~1.6mm HRC 61~63 高速鋼，耐用性為普通高速鋼的1.5~3倍，適用于制造加工高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強(qiáng)度鋼等難加工材料的刀具、焊補(bǔ)拉刀、熱作高硬度工具、模具、 熱鍛總模、熱沖模、螺絲模、耐磨耗硬面、高速度鋼、沖具、刀具、電子零件、螺紋滾模、牙板、鉆滾輪、滾字模、壓縮機(jī)葉片及各種模具機(jī)械零件等 ...。經(jīng)過(guò)歐洲工業(yè)水準(zhǔn)嚴(yán)格品質(zhì)管制，高含碳量，成份優(yōu) 良材料內(nèi)部組織均勻，硬度穩(wěn)定，而且耐磨性、韌性、耐高溫等 ...。特性皆比一般同等級(jí)之材料為佳。

▲GMT-2083 > 0.5 ~ 1.6mm HB~240 耐酸抗腐蝕塑料模具，抗腐蝕，極高拋光性，加工性能良好。

▲GMT-2344 > 0.5 ~ 3.2mm HB~230 導(dǎo)熱性能好，熱強(qiáng)度高，具高溫耐磨性及高韌性，適合于水冷不足的模具，熱作鋼材應(yīng)用于壓鑄、鍛制模及模芯，塑料啷筒、熱剪口刀片。

▲GMT-67Ni(生鐵) > 1.6 ~ 2.4mm HB~220 高硬度鋼之接合，鋅鋁壓鑄模龜裂、焊合重建、生鐵/鑄鐵焊補(bǔ)?？芍苯佣押父鞣N鑄鐵/生鐵材料模具，也可做為模具龜裂之焊合，使用鑄鐵焊接時(shí)，盡量將電流 放低，用短距離的電弧焊接，鋼材進(jìn)行部份之預(yù)熱，焊接后之加熱以及慢慢冷卻，擴(kuò)大原材表面焊接部位之面積，亦而較不易產(chǎn)生氣孔及裂痕?？估瓘?qiáng)度:537 延伸率:40。

▲GMT-Nitride > 0.8 ~ 2.4mm HB~300 適用于氮化后模具修補(bǔ)。

七、工作原理

氬弧焊在主回路、輔助電源、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)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(jī)所特有的控制功能及起弧電路功能。

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