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。

1．非熔化極氬弧焊的工作原理及特點(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?chē)�流過(guò)一種不和金屬起化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體(常常用氬氣)，形成一個(gè)保護(hù)氣罩，使鎢極端頭，電弧和熔池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸，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。如圖3-9所示。

鎢極氬弧焊的特點(diǎn)如下。

 (1)可以焊接化學(xué)性質(zhì)非�；顫姷慕饘偌昂辖�。惰性氣體氬或氦即使在高溫下也不與化學(xué)性質(zhì)活潑的鋁、鈦、鎂、銅、鎳及其合金起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于液態(tài)金屬中。用熔渣保護(hù)的焊接方法(如手弧焊或埋弧焊等)很難焊接這些材料，或者根本不能焊接。

(2)可獲得體質(zhì)的焊接接頭。用這種焊接方法獲得的焊縫金屬純度高，氣體和氣體金屬夾雜物少，焊接缺陷少。對(duì)焊縫金屬質(zhì)量要求高的低碳鋼、低合金鋼及不銹鋼常用這種焊接方法來(lái)焊接。

(3)可焊接薄件、小件。 

(4)可單面焊雙面成形及全位置焊接。

(5)焊接生產(chǎn)率低。

鎢極氬弧焊所使用的焊接電流受鎢極載流能力的限制，電弧功率較小，電弧穿透力小，熔深淺且焊接速度低，同時(shí)在焊接過(guò)程中需經(jīng)常更換鎢極。

 2．熔化極氬弧焊的工作原理及特點(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Ar 80％＋CO220％的富氬保護(hù)氣。通常前者稱(chēng)為MIG，后者稱(chēng)為MAG。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。

熔化極氬弧焊與鎢極氬弧焊相比，有如下特點(diǎn)。

(1)效率高  因?yàn)樗�電流密度大，熱量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧�?/span>

(2)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)。

3．保護(hù)氣體

 (1)最常用的惰性氣體是氬氣。它是一種五色無(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。氬是氧氣廠分餾液態(tài)空氣制取氧氣時(shí)的副產(chǎn)品。

我國(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／m3。

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(méi)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(méi)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(mǎn)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。

(2)氦氣(He)。氦氣在空氣中的含量很少，按體積計(jì)算只占0．0005％，密度約為氬氣的1／10。因而為了獲得良好的保護(hù)效果，就要加大流量。

用氦氣保護(hù)時(shí)，電弧電壓比氬要高得多，氦弧的發(fā)熱量要比氬弧大得多。因此，氦氣保護(hù)焊可焊接大厚度工件及導(dǎo)熱性好的材料，如銅及銅合金，也用于不銹鋼管的高速機(jī)械化焊接。

但是，氦氣提取的成本費(fèi)用昂貴，因而應(yīng)用很少。

(3)混合氣體。在一種氣體中加人少量的另外一種或兩種氣體后，對(duì)細(xì)化熔滴、減少飛濺、提高電弧穩(wěn)定性、改變?nèi)凵罴疤岣唠娀�溫度等有一定好處。因而，以氬為主的混合氣體熔化極氣體保護(hù)焊應(yīng)用十分廣泛，如Ar 80％＋CO2(5～20)％，Ar 95％＋O2(1～5)％，Ar 80％＋N2 20％，Ar＋H2，Ar＋He，Ar 80％＋CO2 15％＋O2 5％等。

 4．非熔化電極

 (1)非熔化極氣體保護(hù)焊對(duì)電極材料的要求

①耐高溫，在焊接過(guò)程中本身不熔化。

②電極要有較高的電子發(fā)射能力，要易于引弧及維持電弧的穩(wěn)定燃燒。

從這些要求來(lái)看，鎢是比較理想的電極材料。

(2)常用鎢極材料的特點(diǎn)  鎢極氬弧焊用的非熔化極材料有純鎢極、釷鎢極、鈰鎢極、鑭鎢極、鋯鎢極、釔鎢極等。其中前三種是最常見(jiàn)的。

①純鎢極  是使用歷史最長(zhǎng)的一種非熔化電極。但其有一些缺點(diǎn)：一是電子發(fā)射能力較差，要求電源有較高的空載電壓；二是抗燒損性差，使用壽命較短，需要經(jīng)常更換重磨鎢極端頭。目前主要用于交流電焊接鋁、鎂及其合金時(shí)，利用其破碎氧化膜的作用好的特點(diǎn)。

②釷鎢極  在鎢中加入一定量的氧化釷(ThO2)后就成為釷鎢極。其電子發(fā)射能力高，所需電弧電壓低，引弧容易而且穩(wěn)定，大大延長(zhǎng)鎢極的使用壽命。但氧化釷(THO2)有微量放射性。

③鈰鎢極  在鎢中加入2％以下的氧化鈰(CeO)，就制成了鈰鎢極。其主要特點(diǎn)是：沒(méi)有放射性，許用電流增大，熱電子發(fā)射能力強(qiáng)，電弧穩(wěn)定，熱量集中，使用壽命長(zhǎng)，端頭形狀易于保持。

5．電流種類(lèi)和極性

氬弧焊既可以使用直流電又可以使用交流電。而在使用直流電時(shí)，直流正極性應(yīng)用最廣。電流種類(lèi)及極性不同時(shí)，電弧的特點(diǎn)也截然不同。

(1) 直流反極性  產(chǎn)生兩種極重要的物理現(xiàn)象，即“陰極破碎作用和鎢極過(guò)熱問(wèn)題”。

(2) ①陰極破碎作用。電流在直流反極性時(shí)，由于焊件是陰極，電弧空間的正離子飛向焊接熔池及其附近的區(qū)域，質(zhì)量大的正離子帶著很大的動(dòng)力撞擊其表面，釋放出很多能量，正離子撞擊陰極釋放出的能量要比電子撞擊陽(yáng)極表面釋放出的能量多。在正離子的撞擊作用下，金屬表面氧化膜被破壞，甚至發(fā)生分解、蒸發(fā)而消失，液態(tài)金屬附近的母材表面清潔而光亮。冷卻以后，焊縫表面無(wú)氧化膜，成形美觀。這就是陰極破碎作用，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)性質(zhì)非�；顫姷慕饘伲�如鋁、鎂及其合金的焊接。

②鎢極過(guò)熱  由于鎢極是陽(yáng)極，電子以很高的速度轟擊鎢極，放出大量的熱量，造成鎢極溫度升高，降低鎢極使用壽命，因而除了焊接鋁鎂合金外，一般很少使用。

(3) 直流正極性

① 焊件為正極，經(jīng)受電子轟擊時(shí)放出的全部能量轉(zhuǎn)變成熱能，焊接熔池深而窄，有利于金屬的連接，焊接內(nèi)應(yīng)力和變形都小，焊接生產(chǎn)率高。

②鎢極不易過(guò)熱，使用壽命長(zhǎng)，許用電流值大。

③鎢極發(fā)射電子能力強(qiáng)，電弧穩(wěn)定。

④沒(méi)有陰極破碎作用，因而不能焊接鋁、鎂及其合金，但廣泛用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鈦合金、銅合金等的焊接。

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