氩气作为惰性气体,焊接时既不与金属起化学反应,也不溶于液体金属中,因此可避免焊缝中合金元素的烧损,以及由此带来的其他焊接缺陷,使焊接冶金反应变得简单且容易控制,为提高焊缝质量提供了有利条件。氩气作为焊接用保护气体,一般要求纯度在99. 9%~99. 999%(体积分数)范围内,它的密度较大,在保护时不易漂浮散失,易形成保护罩,所以其保护效果良好,在焊接行业中大部分采用瓶装氩气,其钢瓶规定漆成银灰色,上面写有绿色“氩”字。目前我国常用的气体钢瓶容积为33L、40L、44L。
氩弧焊之所以能获得如此广泛的应用,主要是因为有如下优点。
氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响,减少合金元素的烧损,以得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头;氩弧焊的电弧燃烧稳定,热量集中,弧柱温度高,焊接生产效率高,热影响区窄,所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小;氩弧焊为明弧施焊,操作、观察方便;电极损耗小,弧长容易保持,焊接时无熔剂、涂药层,所以容易实现机械化和自动化;氩弧焊几乎能焊接所有金属,特别是一些难熔金属、易氧化金属,如镁、钛、钼、锆、铝等及其合金;不受焊件位置限制,可进行全位置焊接。
氩气惰性气体处理: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,碳含量降低而铬不被氧化。氩无色、无嗅、无味、无毒。现在还未知有任何化合物。比重为1.38,比空气重25%。在大气压力下,在华氏302度(摄氏186度)时,变为液体。氩具有无腐蚀性,不燃烧,低导热性、以及微溶于水的特点。
目前常用的有:纯氩气、纯CO2和两者的混合气体(纯的意思含量很高,一般高达99.9%以上)
用保护气体的原因是在焊接过程形成一种保护层,把氧气隔绝在外面,提高焊缝质量(减少金属流失、减少气孔等等)在保证焊缝质量的前提下,CO2气体是比较廉价的
炬管的组成:三层石英同心管组成(如下图)。冷却(等离子)氩气以外管内壁相切的方向进入ICP炬管内,有效地解决了石英管壁的冷却问题。防止其被高温的ICP烧熔。炬管置于高频线圈的正中,线圈的下端距中管的上端2-4mm,水冷的线圈连接到高频发生器的输出端。高频电能通过线圈耦合到炬管内电离的氩气中。当线圈上有高频电流通过时,则在线圈的轴线方向上产生一个强烈振荡的环形磁场如图所示。开始时,炬管中的原子氩并不导电,因而也不会形成放电。当点火器的高频火花放电在炬管内使小量氩气电离时,一旦在炬管内出现了导电的粒子,由于磁场的作用,其运动方向随磁场的频率而振荡,并形成与炬管同轴的环形电流。原子、离子、电子在强烈的振荡运动中互相碰撞产生更多的电子与离子。终于形成明亮的白色Ar-ICP放电,其外形尤如一滴刚形成的水滴。在高度电离的ICP内部所形成的环形涡流可看作只有一匝的变压器次级线圈,而水冷的工作线圈则相当于变压器的初级线圈,它们之间的耦合,使磁场的强度和方向随时间而变化,受磁场加速的电子和离子不断改变其运动方向,导致焦耳发热效应并附带产生电离作用。这种气体在极短时间内在石英的炬管内形成一个新型的稳定的“电火焰”光源。
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