氩气焊接特点使焊缝平整,电弧稳定、减小熔深、对铝和镁母材的表面进行清理、成本较低,实用性强、氩气的流动性速度较低,保护作用比氦气好、由于氩气比空气重,适合于在空气对流环境中应用、比采用氦气时,起弧容易、在工业中凡是需要惰性气氛时,氩气就会被使用,它以这种方式生产的钛和其它的反应性元素作为保护气体来使用,它也被用来通过焊工保护焊接区域和在泡,以从腐蚀灯丝停止氧气。
氩气可以用在许多工业的不同应用中:
铝业---用来替代空气或氮气,在铝的制造过程中产生惰性气氛;在脱气过程中帮助去除不需要的可溶气体;以及去除熔铝中溶解氢气和其它颗粒。
炼钢---用于置换气体或蒸气并防止工艺流程中的氧化;用于搅拌钢水来保持恒定的温度和同一的成份;在脱气过程中帮助去除不需要的可溶气体;作为载体气体,氩可以用层析法来确定样品的成份;氩还能用于不锈钢精炼中使用的氩氧脱碳工艺(AOD),目的是去除一氧化碳和减少铬的损失。
金属加工---氩在焊接中用作惰性保护气;在金属和合金的退火及辊轧中提供无氧无氮保护;以及用于冲洗熔化金属以消除铸件中的气孔。
电子---为超纯半导体中使用的锗和硅晶体提供保护气氛和热传导
照明---用于白枳灯和荧光灯泡的充气;在氖灯中制造蓝光。
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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中国均采用瓶装氩气用于焊接,在室温时,其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆,并标有"氩气"字样。纯氩的化学成分要求为:Ar≥99.99%;He≤0.01%;O2≤0.0015%;H2≤0.0005%;总碳量≤0.001%;水分≤30mg/m。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。氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时,电弧的引燃较为困难,但电弧一旦引燃后就非常稳定。
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