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常州苏州药芯焊丝气保焊的保护气的选择

来源:http://cz.ht-weld.cn/news583371.html时间:2021-3-30 9:34:00

     

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苏州药芯焊丝气保焊的保护气的选择


苏州药芯焊丝气保焊(简称FCAW-G)是一种运用十分广泛的焊接工艺。它广泛运用于重型制作、建筑、造船、海上设备等职业中低碳钢、低合金钢和其它各种合金资料的焊接。FCAW-G焊接工艺常常选用的纯CO2或者75%~80%的Ar和20%~25%的CO2混合气体作为维护气。那么在实施药芯焊丝气保焊时,究竟该挑选哪一种维护气,CO2还是Ar/CO2混合气呢?每种类型的维护气都有各自的长处和缺点。挑选焊接维护气的时分,要重点考虑本钱、质量、生产率等要素。有时分维护气的挑选和这些要素是相矛盾的。本文首要论述了FCAW-G在焊接钢材中两种根本维护气挑选的优缺点。

在详细评论维护气挑选利弊之前, 相对好回顾一些根本知识。需求说明的是本文只是评论少数几种维护气。更全面的介绍,请参考ANSI/AWSA5.32/ A5.32M,焊接维护气规范中详细规则了维护气的技能要求,包含实验、包装、鉴定、检验等方面。此外,它还包含焊接过程中通风透气等一些有用信息,全面考虑安全要求。

 

维护气作业原理

 

一切维护气的一个首要作用是阻隔空气中氧气、氮气和水蒸气,维护焊接熔池和电极。维护气经过焊枪进入,从焊嘴喷出,包围在电极的四周, 置换掉电极四周的空气,在熔池和电弧四周构成一个临时的维护气罩。CO2 气体和Ar/CO2混合气都能实现这个意图。

这些维护气促进了电弧等离子区的构成,电弧等离子区是焊接电弧的电流通道。维护气类型也影响着电弧热的传导以及在熔池上施加电弧力巨细。在这些问题上,CO2和Ar/CO2混合气的体现并不相同。


维护气的特色

CO2和Ar在电弧热中的反响各异。剖析这些差异能帮助了解每种气体的特性是怎么影响焊接工艺和焊接熔敷的。

电离电势。电离电势是气体电离所需能量的巨细(比方,将气体转换成带电的离子状态),使气体能够导电。电离电势越低,电弧越容易引燃并坚持安稳。CO2的电离电势为14.4eV, Ar的电离电势为15.7eV。因而,CO2维护气比Ar维护气更容易引燃电弧。

热传导。气体的热传导是指气体传导热能的才能巨细,它的好坏将影响到熔滴过渡的方式(比方射流过渡和大滴过渡)、电弧外形、焊缝熔深和电弧温度散布等。CO2气体比Ar气和Ar/CO2混合气体具有更高的热传导才能。

反响性。气体的反响性是指气体是否与熔融的焊接熔池发生化学反响。气体能够大体分成两类:惰性气体和活性气体。惰性气体,在焊接熔池中不好其它元素发生反响。Ar就归于惰性气体。活性气体,在焊接熔池中会与其它元素结合或反响,构成新的化合物。在室温下,CO2归于惰性气体, 但在电弧等离子区,CO2会被分化,构成一氧化碳(CO),氧气(O2)和一些独立的氧原子(O)。因而,CO2在电弧下就变成了活性气体,能够与其它金属发生氧化。Ar/CO2混合气体也归于活性气体,不过比CO2的活性要低。

当其它焊接规范参数共一起,不同的维护气发生的焊接烟尘巨细也不同。详细说,与CO2维护气比较,Ar/ CO2维护气发生焊接烟尘较少,这是由于CO2具有氧化性。此外,由于详细的焊接场合和焊接次序的不同,焊接烟尘的多少也不一样。


惰性气体介绍
尽管惰性气体能够为焊接熔池供给维护,但它们自身却并不合适铁基金属(比方低碳钢、低合金钢、不锈钢等)药芯焊丝气保焊的焊接。比方, 假设仅用Ar作为维护气焊接不锈钢,焊缝功能会变得十分差。这是由于选用惰性气体维护会造成电弧长度加长和焊条外部钢皮过早熔化。电弧范围增大且难以操控,导致焊缝堆积。因而,选用药芯焊丝气保焊焊接铁基母材金属时,一般选用惰性气体与活性气体相结合的混合气体维护。
CO2/Ar混合气体介绍

在北美,常州不锈钢药芯焊丝气保焊的焊接常选用Ar/CO2混合气体作为维护气,其间Ar占75%和CO2占25%。有时也选用80%的Ar和20%的CO2混合, 不过这种混合比例不常用。有一些气维护药芯焊丝需求选用90%的Ar和10% 的CO2混合气进行维护。可是,假设混合维护气中的Ar含量小于75%时,就会对电弧功能发生损坏,因而有必要保证维护气中Ar的百分比。此外,Ar /CO2非规范百分比装备的混合气罐一般要比规范百分比装备混合气罐(比方75%Ar/25%CO2或80%Ar/20%CO2)更难获取。

由于CO2的活性实质,当选用Ar/ CO2混合气体维护进行药芯焊丝维护焊时,比选用单纯的CO2气体维护,焊条合金在焊缝金属中的熔敷程度更高。这是由于CO2和合金发生反响,生成氧化物,与焊剂中的氧化物一同,构成熔渣。焊条的药芯有必要包含一些活性元素,比方锰(Mn)和硅(Si)等,除了其它的用处外,还可用作脱氧剂。这些合金的一部分和CO2电离取得的游离氧发生反响,生成氧化物滞留在熔渣中而不是滞留在焊缝金属中。因而, 选用Ar/CO2混合气体比选用CO2气体维护的焊接熔敷金属中的Mn和Si含量更高。

焊接熔敷金属中Mn和Si含量越高, 焊缝强度就越高,焊缝延伸率就越低, 一起夏普V型缺口冲击韧性也会随之改变。简略地将维护气从CO2换成Ar/CO2 混合气体,拉伸和屈服强度就会进步7~10ksi,延伸率下降2%。理解这一点十分重要,跟着维护气中Ar含量的增加,焊缝强度会增加,韧性会降低。

由于维护气会影响焊缝的相对终功能,AWS D1.1/D1.1M:2008,钢结构焊接规程规则了保证焊缝功能的一系列详细要求。关于一切的焊接来说,维护气的挑选有必要与AWS A5.32/A5.32M 的规范共同。FCAW-G的焊接消耗品(A5.20/A5.20M和A5.29/A5.29M)的AWS 分类规则了焊缝熔敷金属的强度上限。所挑选的焊接维护气有必要保证焊接成果不超过这些规则的强度上限,这也取决于焊条和焊接工艺的设计。关于未修改前焊接工艺规范,D1.1:2008 要求详细的填充物和维护气组成支撑测试数据。

D1.1:2008的3.7.3条目规则了两种支撑形式:一种是维护气的运用用于焊条分类意图;一种是填充金属制作商的数据与AWS A5要求共同,且与WPS规则的维护气共同。假设这两种条件都不满意,D1.1:2008要求混合维护气要进行鉴定实验。
依据气体类型对填充金属分类

2005年开端,美国焊接协会的药芯填充金属分类就将维护气类型编入焊条的分类符号中。低碳钢FCAW -G焊条的AWS编号为EXXT-XX,相对终一位符号就是指维护气类型。假设相对终一位为C,就代表维护气为CO2;假设为M,代表Ar/CO2混合气体(比方, E71T-1C或E71T-1M)。关于低合金钢焊条,维护气符号与规则符号相对终的熔敷金属成分符号共同(比方E81T1 -Ni1C)。相反,自维护药芯焊条,不需求任何维护气,在它的分类编号中也就没有维护气体的代号(比方E71T-8)。

一些焊条只能用CO2进行维护。还有一些焊条只能用Ar/CO2混合气体维护。还有一些焊条能够一起选用CO2气体或Ar/CO2混合气体维护,在这种情况下,焊条有必要满意两种分类要求。


FCAW-G维护气的挑选

进行药芯焊丝焊接时,是挑选CO2 气体维护还是挑选Ar/CO2混合气体维护需求考虑以下三个方面。

1)维护气的本钱

一般,焊接总本钱中有80%归于人工和治理开支,20%归于资料本钱, 其间维护气的本钱大约占资料本钱的1/4,或者说占焊接总本钱的5%。假定维护气的本钱是决定要素,那么经过用CO2维护气替代Ar/CO2混合维护气的方式能够大大降低焊接本钱。然而,一般其它本钱也影响着焊接总本钱,这将随后评论。

CO2比Ar/CO2便宜,由于它能够低本钱取得。世界上CO2的资源广泛而丰厚。CO2一般能够经过其它工艺的副产品取得。对焊接工业来说,一方面能够经过天然气体的加工或别离取得CO2, 另一方面也能够经过空气取得CO2。由于Ar在大气中的含量不到1%,需求加工和处理很多的空气才能提取一定量的Ar,并且需求专门的空气别离设备来处理空气。空气别离设备消耗很多的电力,也需求放置在专门的区域。

2)焊工的偏好和生产率的影响

当选用相同类型和巨细的焊丝进行焊接时,选用Ar/CO2维护气比单纯选用CO2维护气焊接时所取得电弧更平稳、更弱,飞溅更小,因而深受焊工的喜欢。CO2维护气施焊时焊接电弧容易发生大的熔滴过渡(熔滴一般大于焊丝直径),导致电弧不安稳,不接连,飞溅较大。Ar/CO2混合气体维护飞溅过渡的熔滴较小(熔滴一般小于焊丝直径),导致电弧愈加安稳接连, 飞溅小。

Ar/CO2混合气体维护的另一个特色也增加了焊工们对它的喜欢程度,与运用CO2维护气施焊比较,它的热传导才能较低,因而它能坚持熔池的热度和液态程度。这能使熔池的反响更完全,焊缝焊趾部分更容易熔化充沛。当进行非凡方位焊接时(比方上坡焊或仰焊时),选用Ar/CO2具有更大的吸引力,由于技能欠佳的焊工也能很好操控电弧,进步焊接生产率。

选用Ar/CO2混合气体维护焊接时, 由于Ar含量较高,它比CO2维护气焊接时向焊工放射更多的热量。这就意味着焊工焊接时感觉更热。此外,焊枪也会更热(Ar/CO2维护气下焊枪的占空比要比CO2维护气的占空比低),这就要求选用更大的焊枪或者要求同类型焊枪及其易损组件的替换愈加频繁。

3)焊接质量

正如前面评论的一样,运用Ar/CO2 混合维护气体与运用CO2维护气施焊比较,它能坚持熔池的热度和液态程度, 使熔池的反响更完全,焊缝焊趾部分更容易熔化充沛。因而,它大大进步了焊缝成形才能和焊缝质量。

此外,Ar/CO2混合气维护施焊时飞溅小,焊缝质量大大进步,一起降低了焊后整理的时刻和本钱。较低的飞溅量也改善了超声波焊缝检测的本钱,由于飞溅过多的话,为保证超声波检测的准确性,有必要要事前整理飞溅。

别的一个影响焊缝外观外形的质量问题是维护气对气痕的敏感性。气痕,类似蚯蚓爬痕或小鸡抓痕的缺点, 是一些有时会散布在焊缝外表的小沟槽。他们是由焊缝金属中溶解的气体导致的,这些气体在熔池凝结前移出, 却被滞留在凝结的熔渣下面。

Ar/CO2混合气体维护比单纯CO2气体维护具有更高的气痕敏感性。Ar/CO2 维护气体的飞溅过渡特色导致发生很多的细微熔滴,这增加了熔滴的外表区域,导致焊缝金属溶解很多的气体。除了维护气类型会影响气痕的敏感性外,还有其他一些要素,但它们不归于本文评论范围之内。一些首要运用场合的常用维护气体

多年以来,一些首要场合的FCAW -G的维护气已经逐渐构成规范。比方, 在平焊和横焊的高熔敷焊接运用场合, 一般选用CO2气维护,由于在这些焊接方位,Ar/CO2混合气体维护并不具有太大优势。

造船业也一般喜欢用CO2气体维护, 由于CO2气体维护的电弧特功能更好地烧掉母材底漆。北美的海上建筑业,下向焊焊接T型、Y型和K型连接坡口焊缝时都需求润滑的焊缝外形和较小的焊接飞溅,因而选用Ar/CO2混合气体维护更合适。假设在施工车间里选用不止一种气保焊工艺,比方说GMAW 和FCAW-G,一般将两种工艺的维护气规范化。有时,为了取得更好的飞溅率和脉冲电弧过渡,许多厂家也挑选Ar/CO2混合气体维护进行GMAW焊接。


结束语

当为FCAW-G运用挑选维护气时, 不应该只考虑气体的本钱,而是应该考虑本文所评论的三个方面。每种气体类型怎么影响总的焊接本钱?哪种气体能够降低每米焊缝的本钱?一些厂商发现Ar/CO2混合气体维护能够进步焊缝质量和生产率。别的一些厂商认为Ar/CO2混合气体维护焊的长处并不抱负或者并不及CO2气体维护的焊接本钱低。然而对别的一些厂商来说,CO2本钱低价,运用于它们的某些焊接场合十分适宜。关于FCAW-G工艺的用户来说,怎么挑选维护气应依据这种气体是怎么影响焊接操作的本钱、质量和生产率来确认。一旦选定了维护气, FCAW-G的焊条应该合适这种气体的焊接。

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