什么是气体保护焊

陈忠孝

就像鱼离不开水一样，人类要想生活就一定离不开空气，这是尽人皆知的真理。虽然我们无时无刻不在和空气接触，但是未必每一个人都对空气有比较深刻的了解。如果有人问你空气主要是由什么组成的？那你一定回答说空气主要是由氧气和氮气组成的。对空气了解得更多的人还会说，空气中除了氧气和氮气以外，还含有氩气和氦气等。如果再问你这些气体对金属都有些什么影响，那我看未必每一个都能圆满的答得上来。

为了解决这个问题，我们在下面简单的谈谈这些气体对金属的作用。通常我们把氧气和氮气叫作活性气体，而把氩气和氦气叫做惰性气体。这是为什么呢？！因为在金属的加热过程中氧气将使金属氧化，氮气将使金属氮化，这样就严重的影响了金属的性能。如果是焊缝的话由于氧化和氮化就会使焊缝的机械性能，特别是韧性和塑性降低。既然这种气体对金属有这么大的影响，所以我们叫这类气体为活性气体。而氩气和氦气对金属不发生任何作用，所以我们叫这类气体为惰性气体。由于空气中氧气和氮气是最主要的成份，它们对金属的焊接有极坏的影响，因此，落在焊接工作者身上的任务之一，就是寻找适当的方法来解决空气对焊接不良影响的问题。

解决这一问题的方法，一般在手工电弧焊时采用焊条，在自动焊时采用焊剂，此外，我们还可以采用气体保护。

远在1920－1930年间，就发明了原子氩焊。原子氢焊的电弧是在二个钨极中引燃并通氩气保护焊缝防止空气的有害影响。分子态氢气在电弧的高温中变成原子态氢气并吸收大量的热。

原子态的氢气，当达到零件表面时会冷却，重新变成分子态氩气，放出热量，利用这些热使金属熔化。故称这种方法为原子氢焊。氢气的良好保护作用以及传递热给焊件的热量的调节灵活性，使这种方法在某些领域中获得了应用。例如在航空工业中用这种方法焊接低合金构件是比较广泛的。此外，这种方法还可用来焊接炭钢、不锈钢和铝及其合金等。

由于航空工业的飞速发展，在各种航空器如飞机、火箭和导弹上采用了钛及其合金，钼及其合金和锆及其合金等。这些金属材料恰恰又都是除对氧及氮气有强烈作用外，对氢气也有很猛烈的作用。有人曾经作过试验证明：如果在钛中含有5－6%的氮时，则钛金属将变得有玻璃一样的脆性和硬性。而且氩对这类金属也影响很大。因此，普通的手工电弧焊，气焊和原子氢焊都不能用来焊接这类金属材料。

但是这些材料却可以采用氩弧焊进行焊接。前面我们不是提到过空气中的氩气或氦气对任何金属都没有作用吗？所以，远在很早以前焊接工作者就知道用这种气体作保护气，发明了所谓氩弧焊。在这种情况下电弧是在不熔化的钨极或者金属焊丝与焊件之间燃烧，并通氩气或氦气保护的。

为进一步提高劳动生产率和焊接质量以及改善焊工的劳动条件，人们研究成功了自动和半自动氩弧焊。

目前这种方法在国内外航空工业中已获得了广泛的应用。用这种方法可以焊接铝及其合金，镁及其合金，不锈钢，高温合金，钛及其合金、钼及其合金和锆及其合金等。

由于氩气或氦气昂贵，因此它的应用还受到一定限制。所以，为满足日益增长的需要必须进一步改善氩气或氦气的制造方法。

苏联七年计划在经济方面提出的任务是：全面发展国家的生产力，在优先发展重工业的基础上，使一切经济部门的生产获得增长，以保证在建立共产主义的物质技术基础方面和保证苏联在同资本主义国家的和平经济竞赛中取得胜利方面，迈出决定性的一步。

为此，为使技术进步，提高劳动生产率和改善劳动条件就必需争取焊接生产的机械化和自动化。气焊和手工电弧焊要想完成这个任务是比较困难的。

所以，就在六年前苏联刘巴夫斯基教授研究成功了二氧化炭保护气体焊，采用了价廉的二氧化碳气体作为保护气。电弧的燃烧是在金属焊丝和焊件之间燃烧并通进二氧化碳保护。采用二氧化碳焊接能代替气焊和手工电弧焊，使焊接过程机械化或自动化，并能提高焊接质量。这种方法可用来焊接炭钢，低合金钢和部分高合金钢。

航空技术是最新科学技术成就的综合。随着航空工业的不断发展，将不断的出现新的航空材料，同时焊接工作量也将不断的增加。因此，为适应这种发展就需要更多的航空焊接技术工作者去研究新材料的焊接问题和探求更新的焊接方法。