一、保护气体

一、保护气体

1.氩气

氩气是惰性气体，具有高温下不分解又不与焊缝金属起化学反应的特征。氩弧引燃后，就能比较稳定地燃烧。这是因为氩气是单原子气体，无分子分解成原子的过程，所以电离时能量损失较少。氩气的热容量与热导率较小，故只要较小的热量就可把电弧空间加热到高温，且电弧的热量不易散失，这有利于气体的热电离，致使电弧燃烧稳定。

氩气在空气中含量极少，按体积分数计算，仅占0.93%，按质量分数计算，仅占1.3%。它比空气重，沸点为-185.7℃。氩气是在液态空气分馏制氧时获得的。但由于氩气的沸点介于氧气和氮气的沸点之间（氧的沸点是-183℃，氮的沸点是-195.8℃），沸点温度差值小，所以在制氩时，氩气中会含有一定数量的氧、氮、二氧化碳和水分。如果这些杂质含量过多，就会削弱氩气的保护作用，并直接影响焊缝的质量和造成钨极的烧损。

氩弧焊用的氩气，其纯度一般应大于99.95%以上。对化学性能活泼的金属，如铝、镁、钛、锆及其合金，氩气纯度要求应更高些。焊接用的纯氩是装在钢瓶内，在20℃时，满瓶压力为15MPa。

2.富氩混合气体

在氩气中加入一定量的另一种或两种气体后，可以分别在细化熔滴、减少飞溅、提高电弧稳定性、改善熔深以及提高电弧的温度等方面获得满意的效果。富氩混合气体主要应用在熔化极氩弧焊上，如前所述，MIG焊和MAG焊的主要区别就是其保护气体的不同。常用的富氩混合气体有以下几种：

（1）Ar+He。氦也是惰性气体，电弧温度比氩弧高得多，因此焊接速度快，在氮气中加入氦后，电弧具有两者共同的优点，这种混合气体常用来焊接大厚度的铝及铝合金以及高导热材料。例如，焊接铝及铝合金时，氦（He）不宜超过10%，否则会产生较多的飞溅；焊接铜及铜合金时，氦与氩气的体积比例一般为50︰50或70︰30，这样可减小预热温度或不预热；焊接镍基合金时，氦（He）为15%～20%。

（2）Ar+O₂。Ar+O₂混合气体分为两种类型。一种含氧量较低，含氧量为1%～5%，用于焊接碳钢、不锈钢、高合金钢及强度级别较高的高强度钢，可以克服用纯氩焊接时阴极产生的漂移现象，即电弧挺度不好，并可克服由于液体金属表面张力较大，易产生气孔、咬边的现象，还可改善焊缝成形，有利于熔滴过渡。另一种类型含氧量较高，含氧量为5%～20%，主要用于焊接碳素钢和低合金结构钢。

（3）Ar+CO₂。Ar+CO₂常用来焊接低碳钢和低合金结构钢。在氩气中通常加入二氧化碳量为20%～30%。用Ar+CO₂混合气体焊接时，既具有氩弧焊的特点，如电弧燃烧稳定、飞溅少、容易获得喷射过渡，又因为这种混合气体带有氧化性，克服了用单一气体焊接时表面张力大、斑点易漂移及液态金属黏稠等问题，这种气体可用于喷射过渡、短路过渡和脉冲过渡的熔滴过渡形式。

（4）Ar+H₂。氢气（H₂）具有还原性，在氩气中加入少量氢气可用来焊接镍及其合金。一定含量的氢气可以抑制和消除镍焊缝中的一氧化碳气孔，但氢气含量必须低于6%，否则会导致产生氢气孔。此外，氢气的密度很小，而导热系数大，且为双原子气体，在高温下将分解吸热，因此氩气中加入氢气可提高电弧温度，从而提高生产率。在钨极氩弧焊焊接不锈钢时，为提高焊速通常在氩气中加入4%～8%的氢气。

（5）Ar+N₂。对于铜及铜合金，氮气（N₂）相当于惰性气体。氮气为双原子气体，热导率比氩气高，因而弧柱的电场强度及温度均较高。这种混合气体的氩气、氮气比例通常为80∶20。与Ar+He气体相比，氮气价格便宜，但焊接时有飞溅，且焊缝表面较粗糙，焊缝外观不如Ar+He混合气体好。由于氮气的存在，焊接中还伴有一定的烟雾。此外，在焊接奥氏体不锈钢时，在氩气中加入少量的氮气（1%～4%），对提高电弧挺度以及改善焊缝成形可获得一定的效果。

表1-2为氩弧焊用保护气体，其中的混合比为参考数据，在实际焊接中应视具体工艺要求进行调整。

表1-2　氩弧焊用保护气体及适用范围