焊接保護氣體的選擇

焊接保護氣體的選擇

在氣體保護焊過程中，盡管氣體是焊接工藝規程中的重要參數之一，但其重要性往往被人低估。傳統的理念通常認為焊接生產成本取決于采購成本，各項耗材的采購成本越低越好。但隨著技術的發展，現代化焊接生產的特點就是利用不斷涌現的新技術，盡可能地提高工藝過程生產效率，降低生產成本。保護氣體作為氣保焊過程中的一個重要參數，盡管其成本僅占焊接總成本5%左右，但不同的保護氣體成分對焊接過程和焊接結果都有著重要影響。應用于焊接的保護氣主要包括：Ar、CO2，許多情況下可以加入O2、H2、He或者N2來改善焊接過程。表1列出了不同氣體與焊接相關的物理性質，正是這些物理特性參數，決定了不同氣體在焊接過程中的不同表現，保護氣體的發展就是綜合應用這些物理特征參數的產物。

焊接保護氣體的重要作用

從技術角度來看，僅通過改變保護氣體成分，就能對焊接過程產生下列5大重要影響：

（1）提高焊絲熔敷率與傳統純二氧化碳相比，富氬混合氣通常帶來更高的生產效率。氬氣含量應該超過85%以實現射流過渡。當然，提高焊絲熔敷率要求選擇合適的焊接參數，焊接效果通常是多參數共同作用的結果，不合適的焊接參數選擇通常會降低焊接效率，增加焊后清渣工作。

（2）控制飛濺以及減少焊后清渣氬氣的低電離勢使電弧穩定性提高，相應的減少了飛濺。最近的焊接電源新技術對CO2焊接的飛濺進行了控制，而在同樣條件下，如果使用混合氣，能夠進一步減少飛濺和擴大焊接參數窗口。

（3）控制焊縫成形，減少過度焊接CO2焊縫傾向于向外突出，導致了過度焊接，使焊接成本增加。氬混氣易于控制焊縫成形，避免了焊絲浪費。

（4）提高焊接速度通過使用富氬混合氣，即使增加焊接電流，依然能夠保持非常好地控制飛濺。這樣帶來的優勢是焊接速度的提高，尤其是對于自動焊接，極大地提高了生產效率。

（5）控制焊接煙塵在同樣的焊接操作參數下，富氬混合氣相比二氧化碳大大減少了焊接煙塵。相比投資硬件設備來改善焊接操作環境，采用富氬混合氣是一個附帶的減少源頭污染的優勢。

綜上可以看到，通過選擇合適的焊接保護氣體，可以提高焊接質量，降低焊接總成本，提高焊接效率。目前，在許多行業，已經普遍使用了氬氣混合氣，但由于從眾原因，國內企業大多使用80%Ar+20%CO2。在很多應用中，該保護氣體并不能發揮最佳效果。因此，選擇最佳氣體，其實是一個焊接型企業向前發展道路上的最容易實施的提高產品管理水平的方式。而選擇最佳保護氣體的最重要標準是能夠最大程度的滿足實際焊接的需求。此外，合適的氣體流量是保證焊接質量的前提，太大或太小的流量都不利于焊接。

典型產品

（1）Stargold二元氬混氣Stargold富氬混合氣的特點是焊接電弧穩定，焊接過程平穩，焊后表面光亮，無飛濺，無需焊后打磨。

在一些汽車零部件行業，由于焊縫表面氧化皮的存在，焊后噴漆或電泳均無法附著在氧化皮上。減少氣體反應性可以幫助減少這些表面氧化皮的產生。如圖1所示。采用stargold5，焊縫表面潔凈光亮，無飛濺。

（2）Robostar這是一種適用于自動焊接過程的三元混合氣體，熔深能力強，焊接效率高，適合于多種熔滴過渡模式，接頭疲勞強度高。尤其適合于汽車行業。當接頭焊腳處存在由于焊縫表面外凸引起的焊縫金屬向母材表面的不平滑的過渡而造成的多余應力，而引起疲勞強度下降時，Robostar是解決問題的最佳選擇。如圖2所示，焊縫向母材過渡平滑，無應力集中。

圖1 采用不同保護氣體，解決焊縫表面氧化皮太多的問題

圖2 Robostar 焊縫示意

（3）Stargon與CO2相比，這種三元混合氣體可提高焊接速度20%~30%，降低煙塵50%~100%，是一種非常環保的保護氣體。適合于各種熔滴過渡形式，焊接過程穩定，焊縫成形好。如圖3所示給出了典型焊接過程煙塵示例。

上面討論的保護氣主要是針對碳鋼而言。對于不銹鋼和鋁合金以及其他特殊材料，保護氣體都有相應的合適選擇范圍。表2列出了一些根據母材板厚，推薦的普萊克斯保護氣體。