等离子焊接用什么气体

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#等离子焊接用什么气体

等离子焊接作为一种高精度、高效率的焊接方法，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。其中，焊接气体的选择直接影响焊接质量和工艺稳定性。本文将详细介绍等离子焊接中常用的气体类型及其作用原理。

1.等离子焊接气体概述

等离子焊接过程中需要两种主要气体：等离子气和保护气。等离子气用于形成高温等离子弧，而保护气则用于保护熔池免受大气污染。这两种气体可以相同也可以不同，取决于具体焊接材料和工艺要求。

等离子焊接气体的选择需考虑以下因素：

-被焊材料的化学性质

-焊接厚度

-焊接速度要求

-焊缝质量要求

-成本因素

2.常用等离子气体类型

#2.1氩气(Ar)

氩气是等离子焊接中最常用的等离子气体，具有以下特点：

-化学性质极其稳定，几乎不与任何金属发生反应

-电离电位适中，容易形成稳定的等离子弧

-热导率低，能量集中，有利于形成深而窄的焊缝

-价格相对适中，易于获取

氩气特别适用于焊接不锈钢、钛合金、镍基合金等活性金属。

#2.2氦气(He)

氦气在等离子焊接中也较为常见，其特性包括：

-电离电位高于氩气，需要更高电压才能形成等离子弧

-热导率高，能产生更宽的热影响区

-电弧能量更分散，适合焊接高导热材料如铜、铝

-价格通常比氩气高

氦气常与氩气混合使用，以平衡电弧特性和成本。

#2.3氩氦混合气

将氩气和氦气按一定比例混合，可以结合两者的优点：

-氩气比例高时，电弧更稳定，穿透力强

-氦气比例高时，热输入更大，适合厚板焊接

-常见混合比例为75%氦+25%氩或50%氦+50%氩

这种混合气在铝合金焊接中应用广泛。

#2.4氢气(H₂)

氢气偶尔作为添加剂用于等离子焊接：

-少量氢气(通常不超过5%)可提高电弧温度和能量密度

-有助于去除金属表面的氧化物

-提高焊接速度和生产效率

-需特别注意安全，防止爆炸风险

氢气添加剂主要用于不锈钢和镍基合金的焊接。

3.常用保护气体类型

保护气体的主要作用是防止熔融金属与空气中的氧气、氮气发生反应。常用的保护气体包括：

#3.1纯氩气

-提供良好的惰性保护环境

-适合大多数金属的焊接

-成本效益较高

#3.2氩氢混合气

-通常含2-5%氢气

-氢气有助于改善焊缝表面质量

-特别适用于奥氏体不锈钢焊接

#3.3氩二氧化碳混合气

-二氧化碳含量通常不超过20%

-能改善电弧稳定性

-适合碳钢和低合金钢焊接

-可能增加飞溅，需调整工艺参数

#3.4氩氦混合气

-提供更广的保护区域

-适合大电流、高速焊接

-常用于铝合金焊接

4.不同材料的推荐气体组合

#4.1不锈钢焊接

-等离子气：纯氩或氩+少量氢(1-2%)

-保护气：纯氩或氩+氢(2-5%)

-背面保护气：纯氩

#4.2铝合金焊接

-等离子气：纯氩或氩氦混合

-保护气：纯氩或氩氦混合(氦比例可达75%)

-高导热性要求高氦含量

#4.3钛合金焊接

-等离子气：纯氩

-保护气：纯氩

-需特别注意背面和侧面保护

-避免任何含活性成分的气体

#4.4碳钢焊接

-等离子气：纯氩或氩+少量氢

-保护气：氩+二氧化碳(5-20%)

-二氧化碳可改善润湿性

#4.5铜及铜合金

-等离子气：高纯氩或氩氦混合

-保护气：纯氩或氩氦混合

-高氦含量有助于克服高导热性

5.气体纯度要求

等离子焊接对气体纯度有较高要求，一般标准如下：

-氩气纯度：≥99.996%

-氦气纯度：≥99.996%

-氢气纯度：≥99.999%

-二氧化碳纯度：≥99.5%

杂质气体会导致：

-电弧不稳定

-焊缝气孔

-金属氧化

-钨极污染

6.气体流量控制

合理的气体流量对焊接质量至关重要：

#6.1等离子气流量

-通常范围：0.5-5L/min

-过小：电弧不稳定，易产生双弧

-过大：浪费气体，可能干扰保护效果

#6.2保护气流量

-通常范围：5-25L/min

-取决于喷嘴直径和焊接环境

-室外或通风处需增加流量

#6.3背面保护气流量

-通常范围：5-15L/min

-需根据密闭空间大小调整

7.特殊应用中的气体选择

#7.1微束等离子焊接

-等离子气：高纯氩，流量0.1-1L/min

-保护气：高纯氩，流量2-8L/min

-要求极高气体纯度

#7.2穿孔等离子焊接

-等离子气：氩或氩氦混合

-保护气：氩或氩氢混合

-需要较高气体流量维持小孔稳定

#7.3自动化等离子焊接

-需考虑气体使用的经济性

-可能采用氩气回收系统

-流量控制要求更精确

8.气体使用安全注意事项

1.氢气使用多元化严格遵守安全规范，防止泄漏和爆炸

2.高压气瓶应妥善固定，避免倾倒

3.更换气瓶时确保系统完全泄压

4.使用前检查气体管路是否泄漏

5.工作场所保持良好通风

6.氩气等惰性气体在密闭空间可能导致窒息危险

7.二氧化碳在高温下可能分解产生一氧化碳

9.气体选择的经济性考虑

1.氩气成本相对较低，是大多数应用的首选

2.氦气价格较高，应合理评估必要性

3.混合气体可平衡性能和成本

4.大批量生产可考虑气体回收系统

5.不同供应商气体价格可能差异较大，但不应牺牲纯度

10.未来发展趋势

1.更精确的气体混合和输送技术

2.智能气体控制系统，根据焊接条件自动调节

3.新型气体混合配方的研发

4.环保型替代气体的探索

5.气体使用效率的进一步提高

总结而言，等离子焊接气体的选择需要综合考虑材料特性、工艺要求和经济效益。合理的配气方案能够显著提高焊接质量和生产效率，是等离子焊接工艺优化的重要环节。实际操作中应根据具体情况进行试验和调整，找到最适合的气体组合和参数设置。