新一代焊接保护气的应用
内容摘要：对比介绍CO2和空气化工产品公司的Ferrolinx保护气焊接特点，用Ferrolinx保护气焊接时具有更低的飞溅、更低的烟尘和更理想的焊缝成形，因此具有更高的效率和更低的成本，有很高的推广价值。
熔焊分为火焰焊、电弧焊、电子束焊、激光焊和摩擦焊等。电弧焊又包括焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊。我们说的焊接保护气是指用于气体保护焊用的保护气体，包括钨极氩弧焊（TIG焊），MIG/MAG焊和等离子焊接。本文主要介绍新一代三元焊接保护气及它的成功应用案例。
1.气体的分类及特点
保护气体分活性气体和惰性气体。活性气体有：
CO2、O2、N2、H2；惰性气体有：Ar、He。
常用的焊接保护气体和混合气有：氩气 (TIG和MIG)，CO2(MAG或CO2焊接)，氩气+CO2(MAG)，氦气(TIG和MIG)，氩气+O2(MAG)，氩气+CO2+O2(MAG)，氩气+氦气 (TIG和MIG)，氩气+氦气+CO2(MAG)，氩气+H2(TIG)，氩气+CO2+H2(MAG)。
对于常用的MIG/MAG焊接（以前也称CO2焊接）是20世纪五六十年代初从国外引进的。欧美发达国家在80年代已经开始全面使用氩气+CO2二元混合气。
到21世纪，欧美发达国家，以空气化工产品公司（AirProducts）为代表已经开始使用氩气+CO2+O2(MAG焊钢)和氩气+CO2+H2(MAG不锈钢)等三元混合气。
大家知道氩气+CO2 二元混合气与CO2相比，焊接速度更快，飞溅更少，焊缝成形更好，强度更高。
CO2焊接特点如下：
（1）用于碳钢的一般目的焊接。
（2）CO2在电弧中分解成为一氧化碳（CO）和氧气（O2）。
（3）具有高度氧化性的保护气。
（4）通过焊丝中的还原剂避免产生孔隙。
（5）比氩气温度高——更大的熔深、球根状剖面。
（6）只限于浸送（短路）模式。
（7）较差的电弧稳定性导致形成大熔滴。
（8）较多的飞溅物。
而氩气可作为所有材料的TIG焊，特别是用于铝合金、铜与合金以及对氧气敏感的其他材料的MIG焊。
2.新一代焊接保护气的特点
现在重点介绍以空气化工产品公司（AirProducts）为代表研发的氩气+CO2+O2 (MAG焊钢)和氩气+CO2+H2(MAG不锈钢)等三元混合气的特点。
氩气/CO2/O2混合物（MAG）的特点如下：
（1）结合了CO2和O2的好处。
（2）改善电弧稳定性。
（3）优化金属过渡特性。
（4）产生最少的飞溅物。
（4）改善焊缝横截面形状。
（5）稳定焊接特性——短路过渡和喷射过渡。
（6）易用——更适应对参数设置的变化。
在TIG焊中在氩气中添加H2（最高5%）可增加电弧电压，收缩电弧和熔池，熔深具有更高的深宽比，提高焊接速度。仅针对奥氏体不锈钢（300系列，例如 304、316）在MAG不锈钢焊中在氩气/CO2中添加H2（最高1.5%），可增加熔深的深宽比，与等价的氩气/CO2相比，焊缝表面更明亮。
3.用Ferrolinx保护气和纯CO2气来比较焊接碳钢的差别
CO2保护气由于气体的物理特性，在用作MAG焊的电弧保护气时，在生产效率和质量方面有一定的局限性。我们经过多年的研究，开发出Ferrolinx混合气来解决CO2的局限性。
我们分别从焊接速度、飞溅大小或打磨去飞溅、可见的焊缝质量(光滑度、凸出)、烟尘等环境、单位焊接成本上分别测试。
对于钢结构行业来说，由于焊接工作量大，工作复杂且辛苦，所以提高生产率是大家的希望。我们经过多年的研究，开发出Ferrolinx混合气可以大大提高焊接效率。近日，我们在龙华某钢结构企业进行了一天的实际的对比试验，实测焊接结果。
（1）焊接速度 由表1可知，使用Ferrolinx的焊接速度提高了33.4%，由于焊接速度的提高，可大大节约每米焊缝的成本，增加生产效益，降低单位能耗。
（2）更低的飞溅 使用Ferrolinx可带来更少的飞溅，飞溅颗粒更小，更容易清除，每米焊缝的清理时间可减2min。较少的硅化物和干净的焊缝表面，多道焊时带来较少的打磨和清理时间。Ferrolinx可焊出较平滑的焊缝表面，焊缝高出部分可从CO2保护焊的30%降到10%。
Ferrolinx的焊接过程效率比CO2的焊接过程效率高，这个差别是由于飞溅和烟尘造成的。CO2的效率是85% ,Ferrolinx的效率为 94.5%。由于较平滑的焊缝和较高的利用率，可减少单位长度焊缝的焊丝消耗量。
CO2与Ferrolinx的表面成形对比。
在同样的焊接时间里，Ferrolinx的飞溅明显减少，这样可以减少清理喷嘴的时间。同时，导电嘴飞溅少，可保证稳定的送丝、稳定电弧和好的焊接质量。
（3）更低的烟尘 在焊接过程中，我们拍下焊接烟尘的照片，Ferrolinx的烟尘较少，。
经试验得知，新的三元混合气每米焊缝的成本比CO2降低了20%。
4.结语
在大力提倡低碳经济和可持续发展的今天，由于三元混合焊接保护气体具有高效、节能、降耗、安全和环保等重大优点，因此具有很大的市场潜力。
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