奥氏体不锈钢的熔化极氩弧焊工艺

■奥氏体不锈钢的熔化极氩弧焊工艺
奥氏体不锈钢采用熔化极氩弧焊时，若使用纯氩气作为保护气体会引起一系列困难：
1、液体金属的粘度及表面张力较大，易产生气孔；焊缝金属润湿性差，焊缝两侧易产生咬边。

2、电弧阴极斑点不稳定，产生所谓阴极飘移现象，使焊缝的成形很差。

如厚度为3mm 的不锈钢焊后焊缝宽约4mm，而余高竟超过3mm，因此没有得到推广应用。

解决上述现象的方法是采用氧化性混合气体作保护气体，即在纯氩气中加入少量氧气或CO2气体。

焊接厚板时推荐以射流过渡焊接，保护气体的质量分数为Ar98%+O22%。

由于射流过渡必须采用较高的电压和电流值，熔池流动性好，故只适于平焊和横焊；焊接薄板时推荐以短路过渡焊接，保护气体的质量分数97.5%的Ar+2.5%的CO2。

短路过渡时电压和电流值均较低，熔滴短路时会熄弧，熔池温度较低容易控制成形，因此适用于任意位置的焊接。

为防止背面焊道表面氧化和保持良好成形，底层焊道的背面应附加氩气保护
2．熔化极氩弧焊的工作原理及特点
熔化极氩弧焊原理如图3-10所示。

焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。

它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar 80％＋CO220％的富氩保护气。

通常前者称为MIG，后者称为MAG。

从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。

熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，有如下特点。

(1)效率高因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。

另外，容易引弧。

(2)需加强防护因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。

3．保护气体
(1)最常用的惰性气体是氩气。

它是一种五色无味的气体，在空气的含量为0．935％(按体积计算)，氩的沸点为－186℃，介于氧和氦的沸点之间。

氩是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。

我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时，其充装压力为15MPa。

钢瓶涂灰色漆，并标有“氩气”字样。

纯氩的化学成分要求为：Ar≥99．99％；He≤0．01％；O2≤0．0015％；H2≤0．0005％；总碳量≤0．001％；水分≤30mg／m3。

氩气是一种比较理想的保护气体，比空气密度大25％，在平焊时有利于对焊接电弧进行保护，降低了保护气体的消耗。

氩气是一种化学性质非常不活泼的气体，即使在高温下也不和金属发生化学反应，从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。

氩气也不溶于液态的金属，因而不会引起气孔。

氩是一种单原子气体，以原子状态存在，在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。

氩气的比热容和热传导能力小，即本身吸收量小，向外传热也少，电弧中的热量不易散失，使焊接电弧燃烧稳定，热量集中，有利于焊接的进行。

氩气的缺点是电离势较高。

当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦引燃后就非常稳定。

(2)氦气(He)。

氦气在空气中的含量很少，按体积计算只占0．0005％，密度约为氩气的1／10。

因而为了获得良好的保护效果，就要加大流量。

用氦气保护时，电弧电压比氩要高得多，氦弧的发热量要比氩弧大得多。

因此，氦气保护焊可焊接大厚度工件及导热性好的材料，如铜及铜合金，也用于不锈钢管的高速机械化焊接。

但是，氦气提取的成本费用昂贵，因而应用很少。

(3)混合气体。

在一种气体中加人少量的另外一种或两种气体后，对细化熔滴、减少飞溅、提高电弧稳定性、改变熔深及提高电弧温度等有一定好处。

因而，以氩为主的混合气体熔化极气体保护焊应用十分广泛，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。

氩弧焊
氩弧焊是利用氩气作为保护介质的一种电弧焊方法。

氩气是一种惰性气体，它既不与金属起化学反应使被焊金属氧化，亦不溶解于液态金属。

因此，可以避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。

氩弧焊时，由于氩气的电离势较高，故引弧较困难，为此常借用高频振荡器产生高频高压电来引弧。

由于氩气的散热能力较低，因而一旦引燃后，就能较稳定地燃烧。

氩弧焊按所用的电极不同分为两种：非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊。

（一）非熔化极氩弧焊（TIG焊）
非熔化极氩弧焊时，电极只起发射电子、产生电弧的作用，电极本身不熔化，常采用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，所以又叫钨极氩弧焊。

焊接过程可以用手工进行，也可以自动进行。

其过程如图2-13（a）所示。

焊接时，在钨极与工件间产生电弧，填充金属从一侧送入，在电弧热的作用下，填充金属与工件熔融在一起形成焊缝。

为了防止电极的熔化和烧损，焊接电流不能过大，因此，钨极氩弧焊通常适用于焊接4mm以下的薄板，如管子对接、管子与管板的连接。

（二）熔化极氩弧焊（MIG焊）
熔化极氩弧焊是利用金属焊丝作为电极，电弧产生在焊丝和工件之间，焊丝不断送进并熔化过渡到焊缝中去。

因此熔化极氩弧焊所用焊接电流可大大提高，适用于中、厚板的焊接，如化工容器筒体的焊接。

焊接过程可采用自动或半自动方式，如图2-13（b）所示。

熔化极氩弧焊时的金属熔滴过渡，主要是喷射过渡的形式。

喷射过渡的特点是在焊接电压较高、焊接电流超过某临界值时，熔滴呈雾状的细滴沿焊丝轴向高速射入溶池。

喷射过渡时不发生短路现象，电弧燃烧非常稳定，飞溅现象消失，焊缝成形好，熔透深度增加，所以溶化极氩弧焊主要用于焊接厚度为3mm以上的金属。

由于氩气比较稀缺，使得氩弧焊的焊接成本较高。

故目前主要用来焊接易氧化的有色金属（如铝、镁及其合金）、稀有金属（如钼、钛及其合金）、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢（如不锈钢、耐热钢）。