[发明专利]使用旋转电弧和Ar/He/O2气体混合物对碳钢的MIG/MAG焊接

说明书

技术领域

本发明涉及三元混合气体作为保护气体在具有旋转电弧的电弧焊接工艺特别是熔化极惰性气体保护焊/熔化极活性气体保护焊工艺（MIG/MAG焊接工艺）中的应用，其中三元混合气体由氩气、氦气和氧气组成，使用可消耗焊丝焊接碳钢部件特别是处于搭接类型构型的碳钢部件，尤其是啮合搭接接头。

背景技术

尤其是在如下类型的压力容器的组成构件中可以看见处于搭接类型构型的金属部件接头（由术语“搭接接头”表示）：热水箱、灭火器、压缩机、制冷设备、LPG气瓶等。

特别是，最广泛使用的接头是被认为具有啮合边缘的接头，通常称为啮合搭接接头。如图3所示，此种接头通常包括带有中空柱形端部的两个部件，两个部件的其中之一套在另一个上，使得在两个部件的圆形端部处两个部件其中之一的内表面与另一部件的外表面在若干毫米的范围上搭接。

EN13445-4:2002标准精确限定了与这种搭接接头（特别是啮合搭接接头）的中性纤维对齐、表面对齐、圆形偏差、直度偏差、轮廓不规则以及局部变薄相关的制造公差。

示意性地，如特别是在图3中示出的，此类接头（也就是说边缘彼此局部地搭接或覆盖的接头）上得到的焊缝必须具有较宽的轮廓以全部覆盖接头的外侧，并且具有足够的熔深以熔化上边缘的下肩部。

此外，根据所使用的焊接工艺，在每个焊道之后，必须清除在先前焊道期间形成的焊渣，清洁表面并且去除表面缺陷以获得期望的焊接质量。

文件EP-A-2078580提出了一种通过带有旋转电弧的MIG/MAG焊接工艺对啮合搭接接头的焊接，该焊接使用由如下的气体组成的混合气体：8%至12%的氦气，2.5%至3.5%的氧气，以及剩余体积的氩气（按体积百分含量计算）。

然而，这种工艺具有导致不充分的电弧收缩的缺陷——这将导致焊缝的熔深轮廓并不总是所期望的轮廓。

在目标应用中，使用者将会寻求一种其中火花飞溅最少的（熔滴）过渡。然而，在文件EP-A-2078580中提出的混合气体使得有必要使用较高的电压，以100%地避免产生极短时间但强烈的短路现象。

此外，文件EP-A-857534教导使用如下的用于焊接铁磁性钢材的混合气体：10%至40%的氦气、1%至8%的氧气、以及剩余体积的氩气。有利地，在旋转电弧焊接的情况下，所推荐的氧气含量应该至少是5%，以获得有效的焊接。

但是，在此情况下，接头都处于传统的构型，也就是说是直边对接接头/平头对接接头。该文件没有教导任何关于搭接接头的知识，也没有教导关于由此种接头获得的焊缝质量的知识。

不过，搭接接头是很难焊接的，并且存在有特定的问题——因为如果焊接能量很高的话，会发生严重的熔融金属飞溅，这将损害生产质量，或者如果焊接部件的厚度小（即大概小于1mm），甚至可能熔穿焊接部件。

此外，基于此类型接头生产的焊接点或焊缝必须不仅在熔深方面是高质量的以确保搭接部件的牢固附接，而且在焊道形态方面，特别是在焊料润湿性方面，是高质量的，以使得获得的焊道不太圆整或者相反地具有咬边。

然而，从工业角度来看，获得好的焊道外观并不容易。

发明内容

由此，所面对的一个问题是提出一种改进的旋转电弧焊接方法，该旋转电弧焊接方法使得可以有效地焊接钢制的搭接接头以便获得如下的效果：好的熔深；好的焊接质量，特别是优良的焊道形态，尤其是在润湿性方面；在焊接期间不产生飞溅或者飞溅尽可能地少；使用低的焊接能量，一般地焊接电压小于35V并且焊接电流小于300A。

另一个相关的问题是此外提出一种特定的混合气体，该混合气体特别适合于这种焊接钢制的搭接接头（特别是啮合搭接接头）的工艺，这些接头适于以低能量水平焊接，也就是说焊接电压小于35V并且焊接电流小于300A。

本发明的技术方案涉及由氩气、氦气和氧气形成的三元混合气体，其特征在于，所述三元混合气体包括19.5%至20.5%的氦气、2.7%至3.3%氧气以及剩余体积的氩气(按体积百分含量计)。

根据情况，本发明的混合气体可包括一个或多个下列特征（按体积百分含量计）：

-所述混合气体包含19.8%至20.2%的氦气。

-所述混合气体包含2.8%至3.2%的氧气。

-所述混合气体包含2.9%至3.1%的氧气。

-所述混合气体包含20%的氦气，3%的氧气以及剩余体积的氩气。

-该混合气体预先分装在气体存储器中，特别是预先分装在气瓶中。

-借助于用于以期望的体积比例混合氩气、氦气和氧气的气体混合器，就地生产该混合气体。