什么是氣體保護(hù)焊

陳忠孝

就像魚(yú)離不開(kāi)水一樣，人類要想生活就一定離不開(kāi)空氣，這是盡人皆知的真理。雖然我們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在和空氣接觸，但是未必每一個(gè)人都對(duì)空氣有比較深刻的了解。如果有人問(wèn)你空氣主要是由什么組成的？那你一定回答說(shuō)空氣主要是由氧氣和氮?dú)饨M成的。對(duì)空氣了解得更多的人還會(huì)說(shuō)，空氣中除了氧氣和氮?dú)庖酝?，還含有氬氣和氦氣等。如果再問(wèn)你這些氣體對(duì)金屬都有些什么影響，那我看未必每一個(gè)都能圓滿的答得上來(lái)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谙旅婧?jiǎn)單的談?wù)勥@些氣體對(duì)金屬的作用。通常我們把氧氣和氮?dú)饨凶骰钚詺怏w，而把氬氣和氦氣叫做惰性氣體。這是為什么呢？！因?yàn)樵诮饘俚募訜徇^(guò)程中氧氣將使金屬氧化，氮?dú)鈱⑹菇饘俚?，這樣就嚴(yán)重的影響了金屬的性能。如果是焊縫的話由于氧化和氮化就會(huì)使焊縫的機(jī)械性能，特別是韌性和塑性降低。既然這種氣體對(duì)金屬有這么大的影響，所以我們叫這類氣體為活性氣體。而氬氣和氦氣對(duì)金屬不發(fā)生任何作用，所以我們叫這類氣體為惰性氣體。由于空氣中氧氣和氮?dú)馐亲钪饕某煞?，它們?duì)金屬的焊接有極壞的影響，因此，落在焊接工作者身上的任務(wù)之一，就是尋找適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)解決空氣對(duì)焊接不良影響的問(wèn)題。

解決這一問(wèn)題的方法，一般在手工電弧焊時(shí)采用焊條，在自動(dòng)焊時(shí)采用焊劑，此外，我們還可以采用氣體保護(hù)。

遠(yuǎn)在1920－1930年間，就發(fā)明了原子氬焊。原子氫焊的電弧是在二個(gè)鎢極中引燃并通氬氣保護(hù)焊縫防止空氣的有害影響。分子態(tài)氫氣在電弧的高溫中變成原子態(tài)氫氣并吸收大量的熱。

原子態(tài)的氫氣，當(dāng)達(dá)到零件表面時(shí)會(huì)冷卻，重新變成分子態(tài)氬氣，放出熱量，利用這些熱使金屬熔化。故稱這種方法為原子氫焊。氫氣的良好保護(hù)作用以及傳遞熱給焊件的熱量的調(diào)節(jié)靈活性，使這種方法在某些領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用。例如在航空工業(yè)中用這種方法焊接低合金構(gòu)件是比較廣泛的。此外，這種方法還可用來(lái)焊接炭鋼、不銹鋼和鋁及其合金等。

由于航空工業(yè)的飛速發(fā)展，在各種航空器如飛機(jī)、火箭和導(dǎo)彈上采用了鈦及其合金，鉬及其合金和鋯及其合金等。這些金屬材料恰恰又都是除對(duì)氧及氮?dú)庥袕?qiáng)烈作用外，對(duì)氫氣也有很猛烈的作用。有人曾經(jīng)作過(guò)試驗(yàn)證明：如果在鈦中含有5－6%的氮時(shí)，則鈦金屬將變得有玻璃一樣的脆性和硬性。而且氬對(duì)這類金屬也影響很大。因此，普通的手工電弧焊，氣焊和原子氫焊都不能用來(lái)焊接這類金屬材料。

但是這些材料卻可以采用氬弧焊進(jìn)行焊接。前面我們不是提到過(guò)空氣中的氬氣或氦氣對(duì)任何金屬都沒(méi)有作用嗎？所以，遠(yuǎn)在很早以前焊接工作者就知道用這種氣體作保護(hù)氣，發(fā)明了所謂氬弧焊。在這種情況下電弧是在不熔化的鎢極或者金屬焊絲與焊件之間燃燒，并通氬氣或氦氣保護(hù)的。

為進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量以及改善焊工的勞動(dòng)條件，人們研究成功了自動(dòng)和半自動(dòng)氬弧焊。

目前這種方法在國(guó)內(nèi)外航空工業(yè)中已獲得了廣泛的應(yīng)用。用這種方法可以焊接鋁及其合金，鎂及其合金，不銹鋼，高溫合金，鈦及其合金、鉬及其合金和鋯及其合金等。

由于氬氣或氦氣昂貴，因此它的應(yīng)用還受到一定限制。所以，為滿足日益增長(zhǎng)的需要必須進(jìn)一步改善氬氣或氦氣的制造方法。

蘇聯(lián)七年計(jì)劃在經(jīng)濟(jì)方面提出的任務(wù)是：全面發(fā)展國(guó)家的生產(chǎn)力，在優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的基礎(chǔ)上，使一切經(jīng)濟(jì)部門的生產(chǎn)獲得增長(zhǎng)，以保證在建立共產(chǎn)主義的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)方面和保證蘇聯(lián)在同資本主義國(guó)家的和平經(jīng)濟(jì)競(jìng)賽中取得勝利方面，邁出決定性的一步。

為此，為使技術(shù)進(jìn)步，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件就必需爭(zhēng)取焊接生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。氣焊和手工電弧焊要想完成這個(gè)任務(wù)是比較困難的。

所以，就在六年前蘇聯(lián)劉巴夫斯基教授研究成功了二氧化炭保護(hù)氣體焊，采用了價(jià)廉的二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣。電弧的燃燒是在金屬焊絲和焊件之間燃燒并通進(jìn)二氧化碳保護(hù)。采用二氧化碳焊接能代替氣焊和手工電弧焊，使焊接過(guò)程機(jī)械化或自動(dòng)化，并能提高焊接質(zhì)量。這種方法可用來(lái)焊接炭鋼，低合金鋼和部分高合金鋼。

航空技術(shù)是最新科學(xué)技術(shù)成就的綜合。隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，將不斷的出現(xiàn)新的航空材料，同時(shí)焊接工作量也將不斷的增加。因此，為適應(yīng)這種發(fā)展就需要更多的航空焊接技術(shù)工作者去研究新材料的焊接問(wèn)題和探求更新的焊接方法。