第二节钨极氩弧焊的焊接材料

第二节　钨极氩弧焊的焊接材料

钨极氩弧焊的焊接材料主要是钨极、氩气和焊丝。

一、氩气

氩气（Ar）是一种无色、无味的单原子气体，原子量为39.948。一般由空气液化后，用分馏法制取氩气。

1.氩气的性质

氩气是无色、无味的惰性气体，不与金属起化学反应，也不溶解于金属，密度为1.784kg/m³，是空气质量的1.4倍。因为氩气比空气重，因此能在熔池上方形成一层较好的覆盖层。另外在氩保护焊接时，产生的烟雾较少，便于控制熔池和电弧。

焊接用氩气应符合GB/T4842－1995《氩气》的规定。

氩气的电离能较高，引燃电弧较困难，故须采用高频引弧及稳弧装置。但氩弧一旦引燃，燃烧就很稳定。在常用的保护气体中，氩弧的稳定性最好。

氩气对电弧的热收缩效应较小，加上氩弧的电位梯度和电流密度不大，氩弧燃烧电压较低，即使氩弧长度稍有变化，也不会显著地改变电弧电压。因此，电弧稳定，很适合于手工焊接。

2.对氩气纯度的要求

氩气是制氧的副产品。因为氩气沸点介于氧、氮之间，所以常残留一定数量的其他杂质，在焊接过程中不但影响对熔化金属的保护，而且极易使焊缝产生气孔、夹渣等缺陷，并使钨极的烧损量也增加。

按我国现行规定，氩气纯度应达到99.99%，具体见表4－2。

表4－2　氩气纯度的技术要求

注：①含量为体积比；

②水分在温度15℃，压力大于12MPa条件下测定；

③贮运。

氩气可在低于－184℃的温度下以液态形式贮存和运送，但焊接时氩气大多装入钢瓶中供使用。氩弧焊对氩气的纯度要求很高，如果氩气中含有一些氧、氮和少量其他气体，将会降低氩气的保护性能，对焊接质量造成不良影响。

焊接用工业纯氩以瓶装供应，在温度20℃时满瓶压力为14.7MPa，容积一般为40L。氩气钢瓶外表涂灰色，并标有深绿色“氩气”的字样。

氩气瓶在使用中应直立放置，严禁敲击、碰撞等。不得用电磁起重搬运机搬运，防止日光曝晒。

二、钨极

1.钨极的作用

钨极是一种难熔的金属材料，能耐高温，其熔点为3 657～3 873K，沸点为6 173K，导电性好，强度高。钨极氩弧焊要求钨极具有电流容量大、损耗小、引弧和稳弧性能好等特性。常用的不熔化电极材料有钨极、钍钨极和铈钨极三种。

氩弧焊时，钨极作为电极起传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧的作用。

2.对钨极的要求

钨极除应耐高温、导电性好、强度高外，还应具有很强的发射电子能力（引弧容易、电弧稳定），电流承载能力大，寿命长，抗污染性好。

3.钨极的规格

制造厂家供给长度范围为76～610mm的钨极；常用钨极的直径为：0.5mm、1.0mm、1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm、6.3mm、8.0mm、10mm多种。

钝钨极（如牌号w1、w2）要求电源空载电压高，且易烧损；钍钨极（如牌号WTh－10、WTh－7）有微量放射性，对人体有害；而铈钨极（如牌号WCe20）克服了纯钨极和钍钨极的缺点，因而应用最广。

三、焊丝

1.焊丝的作用及要求

为了保证焊缝质量，对钨极氩弧焊所用的焊丝要求是很高的，因为在钨极氩弧焊时，氩气仅能起保护作用，主要靠焊丝熔化来完成合金化，以保证焊缝质量。

焊丝的化学成分应与母材的化学成分相匹配，而且要严格控制其化学成分、纯度和质量。为了弥补电弧燃烧过程中化学成分的损失，焊丝的主要合金成分应比母材稍高。

手工钨极氩弧焊用焊丝，一般为每根长500～1000mm的直丝。焊丝的直径范围为0.4～9mm。

2.焊丝牌号

（1）焊丝的分类。钨极氩弧焊所用的焊丝主要分为钢焊丝和非铁金属焊丝两大类。

①钢焊丝。钨极氩弧焊所用的焊丝应尽量选用专用焊丝，以减少主要化学成分的变化，保证焊缝金属的机械性能和熔池液态金属的流动性，获得良好的焊缝成形，避免产生裂纹等缺陷。

②非铁金属焊丝。焊接铝、镁、铜、钛及其合金时，一般均采用与母材相当的填充金属作为焊丝。如一时找不到合适的焊丝，可用与母材相同的薄板剪成小条当焊丝用。

（2）焊丝牌号的编制方法。

1）碳素钢和合金结构钢焊丝：

①牌号前的H表示焊接用钢丝；

②紧跟着的两位数字表示其含碳量（质量分数），单位是万分之一，如“08”表示该焊丝的平均含碳量（质量分数）为0.08%左右；

③焊丝中化学元素采用化学符号表示，例如Si、Mn、Cr等；

④焊丝主要合金元素，除个别微量合金元素外，均为质量分数，当平均含碳量（质量分数）小于1%时，钢焊丝牌号中一般只标元素符号而不标含量；

⑤高级优质焊丝在牌号后加E，优质焊丝在牌号后加A。

2）不锈钢焊丝：

①焊丝中含碳量（质量分数）以千分之几表示，如“H1Cr17”焊丝的平均含碳量（质量分数）为0.1%；

②焊丝中含碳量（质量分数）不大于0.03%或不大于0.08%时，H后分别以00或0表示超低碳或低碳不锈钢焊丝，如H00Cr19Ni12Mo2、H0Cr20Ni等；

③其余各项表示方法同优质碳素钢和合金结构钢焊丝。

对于碳钢、低合金钢按GB/T 8110－1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》选用，不锈钢焊丝按YB/T 5092－2005《焊接用不锈钢丝》选用，铜、铝、铸铁气焊焊丝均可作为氩弧焊焊丝。

3.焊丝的清理

钨极氩弧焊焊丝在使用前应采用机械方法或化学方法清除其表面的油脂、锈蚀等，并使其露出金属光泽。