焊接講堂003Ar+He稀有混合气体TIG焊接技术问答.docVIP

简介： Ar+He混合气体TIG焊可焊哪些金属? Ar+He混合气体的电弧具有氩气和氦气的合成性能，有高稳定电弧与高热功率的配合、净化作用，且有利于减少气孔，具有较高的电弧温度，可使工件获得较多的热量，熔深 ... 1、Ar+He混合气体TIG焊可焊哪些金属? Ar+He混合气体的电弧具有氩气和氦气的合成性能，有高稳定电弧与高热功率的配合、净化作用，且有利于减少气孔，具有较高的电弧温度，可使工件获得较多的热量，熔深大，焊接速度几乎为氩弧焊的两倍。Ar+He混合气体TIG焊适合焊接铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金等金属，以及金属基（一般为铝、镁、钛等）复合材料。 2、Ar+He混合气体电弧有哪些特点? 氩气密度比空气大，而比热容和热导率比空气小，这些特性使氩气具有良好的保护作用和稳弧作用。与氩气相比，氦气电离电位高，热导率大，在相同的焊接电流和电弧长度条件下，氦弧的电弧电压比氩弧高（即电弧的电场强度高），使电弧有较大的功率；并且氦气冷却效果好，使得电弧能量密度大，弧柱细而集中，得到的焊缝有较大的熔透率。 3、Ar+He混合气体比例对电弧特性有何影响? 随着气体配比的变化，电弧形状发生变化。氦气的体积分数对电弧形态的影响如图1-1所示。照片是焊接镁合金时，采用数码相机加焊接用滤光镜片所得，相机镜头与电弧的距离不变。由图1-1可以看出，随着氦气在混合气体中比例的增大，电弧逐渐收缩，特别是当为纯氦气时，电弧形态较纯氩气时有明显的改变，电弧收缩严重，弧柱细而集中。电弧颜色由白亮逐渐转变为橙黄，这主要是由于纯氦气的谱线位于橙色波长范围内，随着氦气比例的增大，电弧中氦原子电离、复合的数目逐渐增多，其谱线的相对强度也不断增大，宏观上电弧颜色逐渐由白亮向橙色变化。  图1-1 氦气的体积分数对电弧形态的影响 a) 0% b) 10% c) 30% d) 50% e) 70% f) 90% g) 100% 电弧稳定性随氦气比例的增大而降低，当氦气体积分数超过70％时，引弧困难，电弧不稳定，保护效果差；当氦气体积分数为90％时熔池飞溅严重；当氦气体积分数达到90％以上时，引弧极其困难，且焊接过程电弧极不稳定。 4、Ar+He混合气体比例对焊缝熔深有何影响? 氦气的体积分数对焊缝熔深的影响如图1-2所示。该图为镁合金焊缝的熔深照片。由图1-2中可以看出，随着氦气在混合气体中比例的增大，熔深逐渐增大，形状由蘑菇状变成扁平状，但在氦气体积分数超过50％时，熔深变化较缓慢。这是因为氦弧的功率较氩弧的大，随氦气的增多，电弧能量密度增大，电弧收缩，熔透率增大，导致熔深变大。但由于受到工件厚度和焊接约束的作用，熔深达到6.5mm左右后不再明显变化。 图1-2 氦气的体积分数对焊缝熔深的影响 a) 0% b) 10% c) 30% d) 50% e) 70% f) 90% g) 100% 5、Ar+He混合气体比例对焊接的可操作性有何影响? 随着氦气比例的增加，熔池飞溅逐渐严重，焊接烟气增加。当氦气的体积分数达到90％时，镁合金蒸发严重，焊接烟气很大，操作者有头晕、胸闷、恶心症状，基本上无法实现正常焊接。从焊接的实用性、经济性和环保性出发，Ar+He混合保护气中，可采用体积分数为30％～50％的氦气进行镁合金的焊接。 6、Ar+He混合气体TIG焊接镁合金的接头组织形态如何? 当采用体积比为1∶1的Ar+He混合气体对镁合金进行TIG焊时，在焊接过程中电弧稳定，阴极清理作用明显，氧化膜易于破碎，熔池搅拌充分，保护气氛良好。与母材相比，热影响区的晶粒较粗大。焊缝区组织为细小的等轴晶粒，具有明显的快速凝固组织特点，其晶粒明显比母材区和热影响区细小。这主要是与TIG 焊接热循环过程和镁合金的物理特性有关。在焊接过程中，焊缝区的母材吸收大量的热而熔化，凝固时由于镁合金的热导率大，散热快，促进了焊缝区金属的快速凝固结晶，从而导致了焊缝区的晶粒细化。此外，熔池搅拌作用也促进了焊缝区等轴晶的生长。热影响区晶粒粗大，则是由于镁合金的熔点低（一般在 500～600℃范围），导热快，焊接时造成的热影响区宽且易于过热，吸收的热量使热影响区的组织发生晶粒长大，从而导致了热影响区的组织晶粒粗大。 7、Ar+He混合气体TIG焊接镁合金的接头显微硬度如何分布? 焊缝、热影响区、母材区的显微硬度测量结果如图1-3所示。从图中可以看出，焊缝区硬度比母材略低，但差别不大。焊缝与热影晌区交界处硬度有明显上升，热影响区硬度明显低于母材。由于热影响区晶粒较粗大，根据Hall-Petch公式可知，热影响区的显微硬度较低。在焊缝区，一方面组织的显著细化使其显微硬度提高；另一方面和形成的Mg17Al12相比，A1元素主