高纯氩气在使用时的注意事项有哪些?
高纯氩气是一种无色、无味的(稀有)惰性气体,分子量39.938,分子式为Ar,在标准状态下,其密度为1.784kg/m3,沸点为-185.7℃。那么关于高纯氩气在使用时需要注意一些事项,只有这样才能更好的使用它,关于这方面信息,为大家详细说明下:
防止高纯氩气泄漏到工作场所空气中。高纯氩气在搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。当其含量增加导致氧气含量低于19.5%时有可能引起窒息。包装的气瓶上均有使用的年限,凡到期的气瓶必须送往有部门进行安全,方能继续使用。每瓶气体在使用到尾气时,应保留瓶内余压在0.5MPa,不得低于0.25MPa余压,应将瓶阀关闭,以保证气体质量和使用安全。瓶装高纯氩气和严禁可燃气体与助燃气体堆放在一起,不准靠近明火和热源,应做到勿近火、勿沾油腊、勿爆晒、勿重抛、勿撞击。
焊接电源
下降或垂直下降特性的整流电源或弧焊发电机均可作为等离子弧焊接电源。用纯氢作为离子气时,电源空载电压只需65-80V;用氢、氢混合气时,空载电压需110-120V。
大电流等离子弧都采用等离子弧,用高频引燃非转移弧,然后转移成转移弧。
30A以下的小电流微束等离子弧焊接采用混合型弧,用高频或接触短路回抽引弧。由于非转移弧在非常焊接过程中不能切除,因此一般要用两个立的电源。
气路系统
等离子弧焊机供气系统应能分别供给可调节离子气、保护气、背面保护气。为保证引弧和熄弧处的焊接质量,离子气可分两路供给,其中一路可经气阀放空,以实现离子气流衰减控制。
控制系统
手工等离子弧焊机的控制系统比较简单,只要能保证先通离子气和保护气,然后引弧即可。自动化等离子弧焊机控制系统通常由高频发生器,小车行走。填充焊口逆进拖动电路及程控电路组成。程控电路应能满足提前送气、高频引弧和转弧、离子气递增、延迟行走、电流和气流衰减熄弧。延迟停气等控制要求。
一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统,采用反极性电极和选用100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件,焊接质量很好。经对各种铝镁合金的焊接试验表明:在焊接2~8mm的板材时,可以使用熔入和锁孔式焊接技术。
使用电极极性可变的锁孔技术进行等离子弧焊,可用来焊圆周焊缝,如AlMg3管道、法兰盘以及GK-AlSi7Mg冷铸合金制造的形状各异的零件,能够进行8mm壁厚材料的无坡口对焊连接。使用新开发的气体控制系统可以无缺陷地完成圆周焊缝的收尾焊接。由于只在铸件一侧才会产生气孔,因此要确定铸件熔化金属的原子氢含量。如果铸件熔化金属中的氢含量低于0.3mL/100g,焊缝产生的气孔就很少。采用此方法要修复的焊缝总长度可达39m,占整个焊缝长度的27.2%。
在研究开发现代化的电源和控制技术条件下,采用等离子弧焊技术是一种质量、经济有效、重复性好的连接工艺。另外,通过调节电流,确保厚板等离子弧对接接头焊接时产生锁孔的传感器系统、导电的熔池支撑与被焊板材绝缘,并通过带电的车架在等离子弧穿透时测量电流,并随之移动。
这种新的工艺与TIG焊接相比具有如下特点:
(1)采用等离子弧焊时的特定工艺优点,不仅主要表现在微型等离子弧焊的板材厚度范围方面,而且涉及使用锁孔技术。
应用范围包括:表面堆焊、喷涂和焊接。通过可调频率使用低脉冲焊接电流,等离子弧焊可以更好的方式控制电弧能量的大小,能够通过现代控制系统可靠地同步监测各种设定值的执行情况。晶体管的焊接电源,如 AUTOTIG系列,可以地按照技术规格的规定运行。
(2)用粉末等离子弧焊焊接薄板和管道时,具有焊接速度快、热输入小和变形小等优点。
(3)等离子弧焊接时,锁孔技术的优点还清楚地在板厚达10mm的材料焊接方面体现。在应用技术中,粉末等离子弧焊接具有稳固的市场地位。这种新的工艺也将会在机器人上得到应用。
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,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。
氩气保护气体
1)保护气体
① Ar、He,② Ar+He的混合气体。其中,Ar和He按一定比例混合使用时,可获得兼有两者优点的混合气体。特别适合焊接铝及其合金、铜及其合金等热敏感性的高导热材料。
氮气可用于铜及其合金的焊接。N2可单使用,也常与Ar混合使用。N2来源广泛,价格便宜,焊接成本低;但焊接时有飞溅,外观成形不如Ar + He保护时好。
2)焊丝
焊丝直径一般在0.8~2.5mm。焊丝直径越小,焊丝的表面积与体积的比值越大,杂质相对较多,可能引起气孔、裂纹等缺陷。因此,焊丝使用前必须经过严格的清理。
焊接工艺
(1)焊前准备
焊前准备主要有设备检查、焊件坡口的准备、焊件和焊丝表面的清理以及焊件组装等。焊前表面清理工作是焊前准备工艺的重点。
1)化学清理 化学清理方式随材质不同而异。例如铝及其合金焊前行脱脂去油清理,然后用NaOH溶液进行脱氧处理,再用HNO3溶液酸洗光化,其清理工序可参见有关手册。
2)机械清理 机械清理有打磨、刮削和喷砂等,用以清理焊件表面的氧化膜。对于不锈钢或高温合金焊件,常用砂纸磨或抛光法;对于铝合金,用细钢丝轮、钢丝刷或刮刀。机械清理方法生产率较低。
(2)工艺参数
MIG焊的主要焊接工艺参数是:焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、喷嘴直径、氩气流量等。
喷嘴孔径为20mm左右,氩气流量约在30~60L/min范围内。电流种类和极性,则采用直流反接,有利于电弧稳定,并充分发挥"阴极破碎"作用。
MIG焊可以进行半自动焊接或自动化的焊接,其应用范围较广。
氩弧焊,是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。 又称氩气体保护焊。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。
氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上,利用氩气对金属焊材的保护,通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池,使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术,由于在高温熔融焊接中不断送上氩气,使焊材不能和空气中的氧气接触,从而防止了焊材的氧化,因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属
非熔化极
工作原理及特点:非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧,在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气),形成一个保护气罩,使钨极端部、电弧和熔池及邻近热影响区的高温金属不与空气接触,能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头,其力学性能非常好。
熔化极工作原理及特点 :焊丝通过丝轮送进,导电嘴导电,在母材与焊丝之间产生电弧,使焊丝和母材熔化,并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别:一个是焊丝作电极,并被不断熔化填入熔池,冷凝后形成焊缝;另一个是采用保护气体,随着熔化极氩弧焊的技术应用,保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用,如以氩气或氦气为保护气时 称为熔化极惰性气体保护电弧焊(在国际上简称为MIG焊);以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体 时,或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时,统称为熔化极活性气 体保护电弧焊(在国际上简称为MAG焊)。从其操作方式看,目前应用广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊,其次是自动熔化极氩弧焊。
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,只有原子量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,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,这些外层电子会失去,从而发生化学反应。1962年,加拿大化学家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:
等离子弧有两种工作方式。一种是"非转移弧",
电弧在钨与喷嘴之间燃烧,主要用於等离子喷镀或加热非导电材料。
另一种是"转移弧",电弧由电高频引弧后,电弧燃烧在钨与工件之间,用於焊接。形成焊缝的方式有熔透式和穿孔式两种。前一种形式的等离子弧只熔透母材,形成焊接熔池,多用于0.8~3mm厚的板材焊接;后一种形式的等离子弧只熔穿板材,形成钥匙孔形的熔池,多用于3~12mm厚的板材焊接。此外,还有小电流的微束等离子弧焊,特别适合於0.02~1.5毫米的薄板焊接。
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