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焊接所用混合保護氣體的種類和特性

用混合氣體代替單一氣作為保護氣體，可以有效地細化熔滴、減小飛濺、改善成形、控制熔深、防止缺陷，并降低氣孔生產(chǎn)率，從而顯著提高焊接質(zhì)量。

常用的焊接保護混合氣體有二元混合氣、三元混合氣和四元混和氣。二元混合氣有Ar-He、Ar-N2、Ar-H2、Ar-O2、Ar-CO2、CO2-O2、N2-H2等；

三元混合氣有Ar-He-CO2、Ar-He-N2、Ar-HeO2、Ar-O2-CO2等；四元混合氣用得比較少，主要由Ar、He、N2、O2、H2、CO2等配制而成。

各類混合氣體中各組分的配比比例可以在較大范圍內(nèi)變化，主要由焊接工藝、焊接材質(zhì)、焊絲型號等諸多因素綜合決定。一般來說，對焊縫質(zhì)量要求越高，對配制混合氣的單一氣體的純度要求也越高。

1.二元混合氣體

（1）氬-氧

氬中添加少量氧用于熔化極氣體保護焊，可提高電弧的穩(wěn)定性，改善熔滴細化率，降低噴射過渡電流，改善潤濕性和焊道成形，如Ar+(1%-2%)O2常用于碳鋼、低合金鋼、不繡鋼的噴射電弧焊。

適當(dāng)增加電弧氣氛的氧化性，使熔池液態(tài)金屬溫度提高，流動性得到改善，熔融金屬能充分流向焊趾，減輕咬邊傾向，并使焊道平坦，如Ar+(5%-10%)O2用于碳素鋼的焊接，可以提高焊接速度。有時添加少量氧用于焊接非鐵金屬，例如在焊接很潔凈的鋁板時，加入體積分數(shù)為1%的氧可使電弧穩(wěn)定效果良好。

（2）氬-二氧化碳

這類混合氣體主要用于碳鋼和低合金焊接，對于不繡鋼的焊接應(yīng)用有限。Ar-CO2比純CO2飛濺少，且減少合金元素?zé)龘p，有助于提高焊縫的強度和沖擊韌性。Ar中加少量CO2像加少量O2一樣產(chǎn)生噴射電弧。其最大不同是Ar-CO2混合氣比Ar-O2混合氣產(chǎn)生噴射電弧的臨界電流高。

Ar-CO2是我國應(yīng)用最廣泛的焊接二元混合氣體，為適應(yīng)市場的需求，并規(guī)范質(zhì)量要求，已制訂出化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3728-2004《焊接用混合氣體氬-二氧化碳》，其中規(guī)定了配制Ar-CO2混合氣體所采用原料氣的純度、混合氣體產(chǎn)品的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等。

Ar-CO2混合氣體的配比比例幾乎可以是任何比例。例如，加5%CO2的混合氣用于低合金鋼厚板全位置脈沖MAG焊很普通，通常比加2%O2時焊縫氧化少，并改善熔深，氣孔較少；

Ar+（10%-20%）CO2用于碳鋼、低合金鋼窄間隙焊，薄板全位置焊和高速MAG焊；Ar+（21%-25%）CO2常用于低碳鋼短路過渡焊；Ar+50%CO2用于高熱輸入深熔焊；Ar+70%CO2用于厚壁管的焊接等。

（3）氬-氦

Ar-He混合氣不論其比例如何都用于非鐵金屬的焊接，如鋁、銅、鎳合金和活潑金屬，這些氣體用不同的組合提高TIG焊和MIG焊的電弧電壓和熱量，而保持氬氣的有利特性，特別適合于對焊縫質(zhì)量要求很高的場合。氦氣的加入量至少應(yīng)在20%以上才能產(chǎn)生和維持穩(wěn)定噴射電弧的效果。

(4)氬-氮

在焊接雙相不銹鋼時，可在混合氣體中加入2%-3%的N2來提高接頭耐點蝕和耐應(yīng)力腐蝕的能力。

（5）氬-氫

H2是雙原子分子，具有較高的熱導(dǎo)率，采用Ar-H2混合氣時可以提高電弧的溫度，增大熔透能力，提高焊接速度，防止咬邊。此外，氫氣具有還原作用，可防止CO氣孔的形成，Ar-H2混合氣體主要用于鎳基合金、鎳銅合金、不繡鋼等的焊接，一般應(yīng)將氫的含量控制在6%以下。

2.三元混合氣體

（1）氬-二氧化碳-氧

含有這三種組分的混合氣體，一般CO2在20%以下，O2在5%以下，主要優(yōu)點在于可焊接各種厚度的碳鋼、低合金鋼、不繡鋼，不論哪種過渡形式都具有多方面適應(yīng)性。

（2）氬-二氧化碳-氫

不繡鋼脈沖MIG焊時加少量H2（體積分數(shù)為1%-2%），對焊縫潤濕有改善，且電弧穩(wěn)定。所以CO2也要少（體積分數(shù)為1%-3%），使?jié)B碳量少，并保持良好的電弧穩(wěn)定性。這種氣體不推薦用于低合金鋼，因為它導(dǎo)致焊縫金屬含氫量過高，力學(xué)性能不好，也會出現(xiàn)裂紋。

（3）氬-氦-二氧化碳

Ar中加He及CO2，可增加焊縫熱輸入并改善電弧穩(wěn)定性，焊道潤濕和成形更好。當(dāng)焊接碳鋼和低合金鋼時，加He用以增加熱輸入，并改善熔池流動性，而He也是惰性，對焊縫金屬的氧化合合金燒損沒有影響。

例如，Ar+(10%-30%)He+(5%-15%)CO2用于碳鋼和低合金鋼脈沖噴射電弧焊；（60%-70%）He+(20%-35%)Ar+5%CO2用于高強鋼尤其是全位置短路過渡焊；90%He+7.5%Ar+2.5%CO2廣泛用于不繡鋼全位置短路電弧焊。

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