云南省焊工技能培訓：氣體保護電弧焊(氬弧焊)知識完全講解
焊工是一種特種作業(yè)工種，從事焊工相關規(guī)定工作必須持證上崗，熔化焊接與熱切割特種作業(yè)操作證每3年需要復審一次。一人一證持證上崗，全國通用。
考試形式：本人參考、單人單桌、分為理論科目和實操科目，滿分均為100分，及格分均為80分。
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報名資料：
1、身份證復印件1份
2、一寸白底照片2張
3、初中及以上文化程度畢業(yè)證復印件1份
4、個人健康承諾書1份（學校提供，本人簽字）
焊工學技術課程內容：
第一周：焊工基礎（電焊工安全操作規(guī)范及設備工具的安全使用）手工電弧焊操作技能培訓（例如：手工焊接設備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能，單面焊雙面成型技術的操作技巧）。
第二周：氧、乙炔焊接與切割，等離子弧切割（氣焊與切割設備的使用及安全操作規(guī)程），各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。
第三周：手工鎢極氬弧焊技術（例如：氬弧焊設備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程）；氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧；常用有色技術材料，例如：鋁合金材料的焊接技巧。
第四周：二氧化碳氣體保護電弧焊技術（例如：二氧化碳焊接設備、設備工具的安全操作規(guī)程）；二氧化碳氣體保護焊焊接位置的操作技巧。
氣體保護電弧焊(氬弧焊)知識完全講解 氣體保護電弧焊簡稱氣體保護焊或氣電焊，它是利用電弧作為熱源，氣體作為保護介質的熔化焊。在焊接過程中，保護氣體在電弧周圍造成氣體保護層，將電弧、熔池與空氣隔開，防止有害氣體的影響，并保證電弧穩(wěn)定燃燒。氣體保護焊，可以按電極的狀態(tài)、操作方式、保護氣體種類、電特性、極性、適用范圍等不同加以分類。
根據具體情況的不同，氣體保護焊可采用不同的氣體，常用的保護氣體有二氧化碳、氬氣、氦氣、氫氣及混合氣體。氣體保護焊的優(yōu)點是：電弧線性好，對中容易，易實現全位置焊接和自動焊接；電弧熱量集中，熔池小，焊接速度快，熱影響區(qū)較窄，焊件變形小，抗裂能力強，焊縫質量好。缺點是不宜在有風的場地施焊，電弧光輻射較強。本節(jié)著重介紹氬弧焊。
氬弧焊 氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。 1．非熔化極氬弧焊的工作原理及特點 非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極(通常是鎢極)和工件之間燃燒，在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學反應的惰性氣體(常常用氬氣)，形成一個保護氣罩，使鎢極端頭，電弧和熔池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸，能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的焊接接頭，其力學性能非常好。如圖3-9所示。 鎢極氬弧焊的特點如下。 (1)可以焊接化學性質非�；顫姷慕饘偌昂辖稹６栊詺怏w氬或氦即使在高溫下也不與化學性質活潑的鋁、鈦、鎂、銅、鎳及其合金起化學反應，也不溶于液態(tài)金屬中。用熔渣保護的焊接方法(如手弧焊或埋弧焊等)很難焊接這些材料，或者根本不能焊接。 (2)可獲得體質的焊接接頭。用這種焊接方法獲得的焊縫金屬純度高，氣體和氣體金屬夾雜物少，焊接缺陷少。對焊縫金屬質量要求高的低碳鋼、低合金鋼及不銹鋼常用這種焊接方法來焊接。 (3)可焊接薄件、小件。 (4)可單面焊雙面成形及全位置焊接。 (5)焊接生產率低。 鎢極氬弧焊所使用的焊接電流受鎢極載流能力的限制，電弧功率較小，電弧穿透力小，熔深淺且焊接速度低，同時在焊接過程中需經常更換鎢極。 2．熔化極氬弧焊的工作原理及特點 焊絲通過絲輪送進，導電嘴導電，在母材與焊絲之間產生電弧，使焊絲和母材熔化，并用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的。它和鎢極氬弧焊的區(qū)別：一個是焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池，冷凝后形成焊縫；另一個是保護氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術應用，保護氣體已由單一的氬氣發(fā)展出多種混合氣體的廣泛應用，如Ar 80％＋CO220％的富氬保護氣。通常前者稱為MIG，后者稱為MAG。從其操作方式看，目前應用最廣的是半自動熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護焊，其次是自動熔化極氬弧焊。 熔化極氬弧焊與鎢極氬弧焊相比，有如下特點。 (1)效率高 因為它電流密度大，熱量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。 (2)需加強防護 因弧光強烈，煙氣大，所以要加強防護。 3．保護氣體 (1)最常用的惰性氣體是氬氣。它是一種五色無味的氣體，在空氣的含量為0．935％(按體積計算)，氬的沸點為－186℃，介于氧和氦的沸點之間。氬是氧氣廠分餾液態(tài)空氣制取氧氣時的副產品。 我國均采用瓶裝氬氣用于焊接，在室溫時，其充裝壓力為15MPa。鋼瓶涂灰色漆，并標有“氬氣”字樣。純氬的化學成分要求為：Ar≥99．99％；He≤0．01％；O2≤0．0015％；H2≤0．0005％；總碳量≤0．001％；水分≤30mg／m3。 氬氣是一種比較理想的保護氣體，比空氣密度大25％，在平焊時有利于對焊接電弧進行保護，降低了保護氣體的消耗。氬氣是一種化學性質非常不活潑的氣體，即使在高溫下也不和金屬發(fā)生化學反應，從而沒有了合金元素氧化燒損及由此帶來的一系列問題。氬氣也不溶于液態(tài)的金屬，因而不會引起氣孔。氬是一種單原子氣體，以原子狀態(tài)存在，在高溫下沒有分子分解或原子吸熱的現象。氬氣的比熱容和熱傳導能力小，即本身吸收量小，向外傳熱也少，電弧中的熱量不易散失，使焊接電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，有利于焊接的進行。 氬氣的缺點是電離勢較高。當電弧空間充滿氬氣時，電弧的引燃較為困難，但電弧一旦引燃后就非常穩(wěn)定。 (2)氦氣(He)。氦氣在空氣中的含量很少，按體積計算只占0．0005％，密度約為氬氣的1／10。因而為了獲得良好的保護效果，就要加大流量。 用氦氣保護時，電弧電壓比氬要高得多，氦弧的發(fā)熱量要比氬弧大得多。因此，氦氣保護焊可焊接大厚度工件及導熱性好的材料，如銅及銅合金，也用于不銹鋼管的高速機械化焊接。 但是，氦氣提取的成本費用昂貴，因而應用很少。 (3)混合氣體。在一種氣體中加人少量的另外一種或兩種氣體后，對細化熔滴、減少飛濺、提高電弧穩(wěn)定性、改變熔深及提高電弧溫度等有一定好處。因而，以氬為主的混合氣體熔化極氣體保護焊應用十分廣泛，如Ar 80％＋CO2(5～20)％，Ar 95％＋O2(1～5)％，Ar 80％＋N2 20％，Ar＋H2，Ar＋He，Ar 80％＋CO2 15％＋O2 5％等。 4．非熔化電極 (1)非熔化極氣體保護焊對電極材料的要求 ①耐高溫，在焊接過程中本身不熔化。 ②電極要有較高的電子發(fā)射能力，要易于引弧及維持電弧的穩(wěn)定燃燒。 從這些要求來看，鎢是比較理想的電極材料。 (2)常用鎢極材料的特點 鎢極氬弧焊用的非熔化極材料有純鎢極、釷鎢極、鈰鎢極、鑭鎢極、鋯鎢極、釔鎢極等。其中前三種是最常見的。 ①純鎢極 是使用歷史最長的一種非熔化電極。但其有一些缺點：一是電子發(fā)射能力較差，要求電源有較高的空載電壓；二是抗燒損性差，使用壽命較短，需要經常更換重磨鎢極端頭。目前主要用于交流電焊接鋁、鎂及其合金時，利用其破碎氧化膜的作用好的特點。 ②釷鎢極 在鎢中加入一定量的氧化釷(ThO2)后就成為釷鎢極。其電子發(fā)射能力高，所需電弧電壓低，引弧容易而且穩(wěn)定，大大延長鎢極的使用壽命。但氧化釷(THO2)有微量放射性。 ③鈰鎢極 在鎢中加入2％以下的氧化鈰(CeO)，就制成了鈰鎢極。其主要特點是：沒有放射性，許用電流增大，熱電子發(fā)射能力強，電弧穩(wěn)定，熱量集中，使用壽命長，端頭形狀易于保持。 5．電流種類和極性 氬弧焊既可以使用直流電又可以使用交流電。而在使用直流電時，直流正極性應用最廣。電流種類及極性不同時，電弧的特點也截然不同。 (1) 直流反極性 產生兩種極重要的物理現象，即“陰極破碎作用和鎢極過熱問題”。 (2) ①陰極破碎作用。電流在直流反極性時，由于焊件是陰極，電弧空間的正離子飛向焊接熔池及其附近的區(qū)域，質量大的正離子帶著很大的動力撞擊其表面，釋放出很多能量，正離子撞擊陰極釋放出的能量要比電子撞擊陽極表面釋放出的能量多。在正離子的撞擊作用下，金屬表面氧化膜被破壞，甚至發(fā)生分解、蒸發(fā)而消失，液態(tài)金屬附近的母材表面清潔而光亮。冷卻以后，焊縫表面無氧化膜，成形美觀。這就是陰極破碎作用，被廣泛應用于化學性質非�；顫姷慕饘�，如鋁、鎂及其合金的焊接。 ②鎢極過熱 由于鎢極是陽極，電子以很高的速度轟擊鎢極，放出大量的熱量，造成鎢極溫度升高，降低鎢極使用壽命，因而除了焊接鋁鎂合金外，一般很少使用。 (3) 直流正極性 ① 焊件為正極，經受電子轟擊時放出的全部能量轉變成熱能，焊接熔池深而窄，有利于金屬的連接，焊接內應力和變形都小，焊接生產率高。 ②鎢極不易過熱，使用壽命長，許用電流值大。 ③鎢極發(fā)射電子能力強，電弧穩(wěn)定。 ④沒有陰極破碎作用，因而不能焊接鋁、鎂及其合金，但廣泛用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鈦合金、銅合金等的焊接。
操作流程
1．準備工作 (1)熟悉圖樣及工藝規(guī)程，掌握施焊位置、尺寸和要求，合理地選擇施焊方法及順序。 (2)清理好工作場地，準備好輔助工具和防護用品。 (3)檢查設備。焊機上的調整機構、導線、電纜及接地是否良好；手把絕緣是否良好，地線與工件連接是否可靠；水路、氣路是否暢通；高頻或脈沖引弧和穩(wěn)弧器是否良好。 (4)檢查工件。坡口內不得有熔渣、泥土、油污、砂粒等物存在，在焊縫兩側20mm范圍內不得有油、銹，焊絲應進行除油除銹工作。 (5)不要在風口處或強制通風的地方施焊。 (6)依據工藝文件和產品圖樣要求，正確選擇焊絲。 2．安全技術 (1)穿戴好個人防護用品，應在通風良好的環(huán)境下工作，工作場地嚴防潮濕和存有積水，嚴禁堆放易燃物品。 (2)工件必須可靠接地，用直流電源焊接時要注意減少高頻電作業(yè)時間，引弧后要立即切斷高頻電源。 (3)冬季施焊時，一定要用壓縮空氣將整個水路系統(tǒng)中的水吹凈，以免凍壞管道。 (4)修磨鎢極時要戴手套和口罩。 3．工藝參數的選擇 鎢極氬弧焊的工藝參數主要有焊接電流種類及極性、焊接電流、鎢極直徑及端頭形狀、保護氣體流量等。 (1)焊接電流種類及大小 一般根據工件材料選擇電流種類。焊接電流的大小是決定焊縫熔深的最主要參數，它主要根據工件材料、厚度、接頭形式、焊接位置選擇，有時還考慮焊工技術水平(手工焊時)等因素。 (2)鎢極直徑及端頭形狀 鎢極直徑根據焊接電流大小、電流極性選擇，鎢極端頭形狀是一個重要工藝參數。根據所用焊接電流種類，選用不同的端頭形狀，如圖3-11所示，尖端角度。的大小會影響鎢極的許用電流、引弧及穩(wěn)弧性能，表3-15列出了鎢極不同尖端尺寸推薦的電流范圍。 (3)氣體流量和噴嘴直徑 氬弧焊質量在很大程度上取決于氬氣的保護效果。在一定條件下，氣體流量和噴嘴直徑有一個最佳范圍，此時，氣體保護效果最佳，有效保護區(qū)最大。表3-16列出焊接電流和噴嘴直徑、氣體流量的關系。 4．操作技術 鎢極氬弧焊的操作技術包括引弧、填絲焊接、收弧等過程。 (1)引弧 ①短路引弧法(接觸引弧法)，即在鎢極與焊件瞬間短路，立即稍稍提起，在焊件和鎢極之間便產生了電��； ②高頻引弧法，是利用高頻引弧器把普通工頻交流電(220V或380V，50Hz)轉換成高頻(150～260kHz)、高壓(2000～3000V)電，把氬氣擊穿電離，從而引燃電弧。 (2)收弧 ①增加焊速法，即在焊接即將終止時，焊炬逐漸增加移動速度； ②電流衰減法，焊接終止時，停止填絲使焊接電流逐漸減少，從而使熔池體積不斷縮小，最后斷電，焊槍或焊炬停止行走。 (3)填絲焊接 填絲時必須等母材熔化充分后才可填加，以免未熔合，填充位置一定要填到熔池前沿部位，并且焊絲收回時盡量不要馬上脫離氬氣保護區(qū)。
