氩气国标编号 22011 ,CAS号 7440-37-1, 分子式 Ar,分子量 39.95,无色无臭的惰性气体;蒸汽压 202.64kPa(-179℃);熔点 -189.2℃;沸点-185.7℃ 溶解性:微溶于水;密度:相对密度(水=1)1.40(-186℃);相对密度(空气=1)1.38;稳定性:稳定;危险标记 5(不燃气体);主要用途:用于灯泡充气和对不锈钢、镁、铝等的电弧焊接,即"氩弧焊"。
等离子弧焊,是指利用等离子弧高能量密度束流作为焊接热源的熔焊方法。等离子弧焊接具有能量集中、生产率高、焊接速度快、应力变形小、电孤稳定且适宜焊接薄板和箱材等特点,特别适合于各种难熔、易氧化及热敏感性强的金属材料(如钨、钼、铜、镍、钛等) 的焊接。
气体由电弧加热产生离解,在高速通过水冷喷嘴时受到压缩,增大能量密度和离解度,形成等离子弧。它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧,因而具有较大的熔透力和焊接速度。形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用纯氩。根据各种工件的材料性质,也有使用氦、氮、氩或其中两者混合的混合气体的。
用途:一种稀有气体。用作电弧焊接(切割)不锈钢、镁、铝、和其它合金的保护气体。还用于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中。放电时氩发出紫色辉光,又用于照明技术和填充日光灯、光电管、照明管等。[3]
在酿酒的过程中,啤酒桶里的填充物,它可以把氧气置换,以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。
热处理工艺也用于代替氮气和氨气,效果更是超过氮气和氨气,不锈钢热处理时采用氩气保护折弯效果更好不易断裂
等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料,并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。
等离子弧焊接和切割:
等离子弧的产生:
(1)等离子弧的概念:
自由电弧:未受到外界约束的电弧,如一般电弧焊产生的电弧。
等离子弧:受外部拘束条件的影响使孤柱受到压缩的电弧。
自由电弧弧区内的气体尚未完全电离,能量未高度集中,而等离子弧弧区内的气体完全电离,能量高度集中,能量密度很大,可达10~10W/cm2,电弧温度可高达24000~50000K(一般自由状态的钨极氩弧焊最高温度为10000~20000K,能量密度在10W/cm2以下)能迅速熔化金属材料,可用来焊接和切割。
(2)等离子弧的产生
等离子弧发生装置如图6-4-1所示。
在钨极与喷嘴之间或钨极与工件之间加一较高电压,经高频振荡使气体电离形成自由电弧,该电弧受下列三个压缩作用形成等离子弧。
①机械压缩效应(作用)--电弧经过有一定孔径的水冷喷嘴通道,使电弧截面受到拘束,不能自由扩展。
②热压缩效应--当通入一定压力和流量的氩气或氮气时,冷气流均匀地包围着电弧,使电弧外围受到强烈冷却,迫使带电粒子流(离子和电子)往弧柱中心集中,弧柱被进一步压缩。
③电磁收缩效应--定向运动的电子、离子流就是相互平行的载流导体,在弧柱电流本身产生的磁场作用下,产生的电磁力使孤柱进一步收缩。
电弧经过以上三种压缩效应后,能量高度集中在直径很小的弧柱中,弧柱中的气体被充分电离成等离子体,故称为等离子弧。
当小直径喷嘴,大的气体流量和增大电流时,等离子焰自喷嘴喷出的速度很高,具有很大的冲击力,这种等离子弧称为"刚性弧",主要用于切割金属。反之,若将等离子弧调节成温度较低、冲击力较小时,该等离子弧称为"柔性弧",主要用于焊接。
等离子弧焊接
用等离子弧作为热源进行焊接的方法称为等离子孤焊接。
焊接时离子气(形成离子弧)和保护气(保护熔池和焊缝不受空气的有害作用)均为纯氩。
等离子弧焊所用电极一般为钨极(与钨极氩弧焊相同,国内主要采用钍钨极和铈钨极,国外还采用锆钨极和锆极),有时还需填充金属(焊丝)。一般均采用直流正接法(钨棒接负极)。故等离子弧焊接实质上是一种具有压缩效应的钨极气体保护焊。
高纯氩气不同纯度的氩气
高纯氩气广泛的用途:氩气主要应用于焊接、不锈钢制造、冶炼,还用于半导体制造工艺中的化学气相淀积、晶体生长、热氧化、外延、扩散、多晶硅、钨化、离子注入、载流、烧结等。
用作ICP,气相色谱仪等仪器的载气,标准气、平衡气、零点气等不同状态、不同纯度的氩气,不同的充装大小,价格有所差异,了解新的氩气价格,高纯氩气为了获得{高纯氩气空气等离子体助燃激励器的特性,首先在空气中加入少量氩气的条件下,对条状、王状和网状三种不同电极形状的等离子体助燃激励器的放电特性进行对比,实验结果表明电极形状对激励器放电特性影响不大.
然后对条形电极在纯空气和10%绿气/90%空气高纯氩气两种条件下的放电特性和发射光谱进行研究,发现加入氩气后,放电参数变化趋势与纯空气相似,但电流脉冲增多,放电均匀度增加,起始放电电压由27kV降低到24kV,并且介质阻挡放电发射光谱增强.
氩气的用途:氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼,既不能燃烧,也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门,对特殊金属,例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时,往往用氩作为焊接保护气,防止焊接件被空气氧化或氮化。 在金属冶炼方面,氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施,每炼1t钢的氩气消耗量为1~3m3。此外,对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼,以及电子工业中也需要用氩作保护气。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有 “气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含
降低而铬不被氧化。
氩弧焊在焊接时充氩气, 使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。就是在电弧焊的周围通上氩气保护气体,将空气隔离在焊区之外,防止焊区的氧化。因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属。
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。
芬兰赫尔辛基大学的科学家在24日出版的英国《自然》杂志上报告说,他们首次合成了惰性气体元素氩的稳定化合物--氟氩化氢,分子式为HArF。这样,6种惰性气体元素氦、氖、氩、氪、氙和氡中,就只有原子量最小的氦和氖尚未被合成稳定化合物了。惰性气体可广泛应用于工业、、光学应用等领域,
HArF模型
HArF模型
合成惰性气体稳定化合物有助于科学家进一步研究惰性气体的化学性质及其应用技术。
在惰性气体元素的原子中,电子在各个电子层中的排列,刚好达到稳定数目。因此原子不容易失去或得到电子,也就很难与其它物质发生化学反应,因此这些元素被称为"惰性气体元素"。
在原子量较大、电子数较多的惰性气体原子中,最外层的电子离原子核较远,所受的束缚相对较弱。如果遇到吸引电子强的其他原子,这些最外层电子就会失去,从而发生化学反应。1962年,加拿大化学家首次合成了氙和氟的化合物。此后,氡和氪各自的化合物也出现了。
原子越小,电子所受约束越强,元素的"惰性"也越强,因此合成氦、氖和氩的化合物更加困难。赫尔辛基大学的科学家使用一种新技术,使氩与氟化氢在特定条件下发生反应,形成了氟氩化氢。它在低温下是一种固态稳定物质,遇热又会分解成氩和氟化氢。科学家认为,使用这种新技术,也可望分别制取出氦和氖的稳定化合物。
在加拿大工作的英国年轻化学家巴特列特(N.Bartlett)一直从事无机氟化学的研究。自1960年以来,文献上报道了数种新的铂族金属氟化物,它们都是强氧化剂,其中高价铂的氟化物六氟化铂(PtF6)的氧化性甚至比氟还要强。巴特列特首先用PtF6与等摩尔氧气在室温条件下混合反应,得到了一种深红色固体,经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式为O2PtF6,其反应方程式为:
保焊指二氧化碳或氩气保护的焊接方法,不用焊条用焊丝。CO2焊效率高,氩气保护焊主要焊铝、钛、不锈钢等材料。埋弧焊是用焊丝焊接,焊剂保护。焊剂像沙子把电弧埋住。主要用于焊接厚板。气保焊危害是电弧和灰尘对焊工的影响很大。
由焊接火花引发的燃烧爆炸事故。
· 由焊接火焰或烛件引起的烧伤、烫伤事故。
· 焊接过程中发生的触电事故及高空坠落事故。
· 焊工在作业中会引起血液、眼、皮肤、肺部等发生病变。
· 焊接中焊工常受到的辐射危害有强光、红外线、紫外线等。焊接中的电子束产生的X射线,会影响焊工的身体。
· 焊接过程中,由于高温使金属的焊接部位、焊条、污垢、油漆等蒸发或燃烧,形成烟雾状蒸气粉尘,引起中毒。
· 焊接中产生的高频电磁场会使人头晕疲乏。
焊接作业的危害,并非不可避免 。只要每位焊工在作业中都严格遵守焊割作业安全规程,这些危害都可以得预防。
氩弧焊危害
氩弧焊主要应用于铝及铝合金、铜及铜合金、镁及镁合金、钛及钛合金、高温合金等焊接,在许多重要的工业部门都有广泛的应用。氩弧焊除了与焊条电弧焊相同的触电、烧伤、火灾以外,还有高频电磁场、点击放射性和比焊打电弧焊强得多的弧光伤害 。
二氧化碳保护焊危害
CO2气保焊接区域的污染按形成方式不同,分为化学污染和物理污染两大类。
化学污染
化学污染是指CO2气保焊接过程中产生的有害气体和烟尘。进行CO2气保焊接时,在焊接区域,电弧周围会产生一些有害物质。
CO2气保焊接产生的有害物质可分为两类,一类是有害气体,主要是二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)和臭氧(O3)。一类是烟尘,其主要成分是三氧化二铁(Fe2O3)、二氧化硅(SiO2)和氧化锰(MnO)等。这些有害物质,除了二氧化碳是为了保护电弧和熔池,从焊枪中喷出的,焊接没有用完而残存在焊接区域周围,其余的有害物质都是从焊接电弧和焊接熔池中产生出来的。
物理污染
物理污染主要包括:CO2气保焊高温电弧光产生的紫外线、红外线等。
滤筒式移动焊烟净化器,将万向吸气臂对准焊烟产生的点。通过系统产生的负压,将焊烟中产生的粉尘和有毒有害气体吸入净化器中,进行收集。滤筒式移动焊烟净化器有着广泛的应用。它方便灵活,便于移动。能满足各种灵活的工况。
高负压焊烟除尘器,主要将50mm口径的软管与焊机头直接连接。焊机工作时除尘器工作,焊机停止时除尘器也停止。这样保证在使用最小风量的同时,有效的处理焊烟。另外高负压焊烟除尘器可以连接最长20m的软管,可以有效的和自动焊机头等连接。克服了移动式吸气臂需要手工移动位置的不足。正在的做到了自动化,并且收集净化效果显著。