氩弧焊的基本原理及设备的安全使用技术规程

1、氩弧焊的基本原理及设备的安全使用技术规程一、氩弧焊的基本原理氩弧焊是以氩气作为保护气体的一种直接电弧熔焊方法。按照电极的不同可分为熔化电极和不熔化电极两种。熔化电极氩弧焊是采用连续送给的焊丝（金属丝）作为电极；不熔化电极氩弧焊是采用高熔点的钨棒作为电极（简称钨极氩弧焊）。如图3-1所示，氩气从焊枪喷出在电弧及焊接熔池周围形成环状的封闭气流保护屏幕，保护钨极（或焊丝）和接熔池不被氧化或产生其他有害作用。图3-1 氩弧焊示意(a)熔化极氩弧焊；(b)钨极氩弧焊用钨极的氩弧焊的电极材料，要求电子发射能力强，电弧稳定性好，耐高温，不易熔化，较大的许用电流，强度高，防腐性好，不易磨损。目前钨极氩弧焊的电

2、极材料主要有纯钨、钍钨以及铈钨三种。氩弧焊时，可以采用直流电源、交流电源和脉冲电源。使用直流电源时，钨极氩弧焊又可采用正接极与反接极。不同的电极、不同的电源、不同的接极方式，使氩弧焊对各种焊接材料的性质具有很的适应性，所以氩弧焊是一种声高质量的焊接方法。氩弧焊不仅用于高强度合金钢、高合金钢、铝、镁、铜及其合金和稀有金属材料的焊接，同时，还用于补焊、定位焊、反面成形的打底焊缝以及异种金属焊接。二、氩弧焊设备的安全使用氩弧焊设备种类较多，有手工钨极直流氩弧焊机、手工钨极交流氩弧焊机、半自动熔化氩弧焊机等。各种氩弧焊设备构造主要由焊接电源、焊枪、控制箱以及供气系统等部分组成，如图3-2所示。1氩弧焊

3、电源图3-2 氩弧焊设备示意1-直流电焊机；2-稳定电阻；3-电压表；4-电流表；5-焊炬；6-氩气瓶; 7-减压器；8-气体流量计使用的手工电弧焊交、直流弧焊机，均可当做氩弧焊电源。交流电源可选用普通的焊接变压器，直流电源可选用普通旋转式或硅整流式直流焊机。因氩气的电离势比较高(15.7V)，在使用交流电焊机时，由于引弧与稳弧困难，需采用高频振荡器与稳弧器。高频振荡器是一个高频高压发生器，利用它将低频低压的交流电变换成高频高压的交流电，它输出的频率为15060kH，输出电压为20003000V，因此，必须加强绝缘，防止人体遭电击。在焊接过程中，振荡回路中的电容器如果被击穿，振荡器输出的则是5

4、0H的高压电，极易电击伤人，所以，必须在耦合回路中接上一个容量可使高频电自由通过而低频电难以通过的电容，既不妨碍振荡器的引弧效果，又能保障操作人员的安全。振荡器输出端可并联或串联到焊接回路上，共有四种接法，一般是串联接法使用最普遍，如图3-3所示。这是因为串联接法对电源击穿影响小，另外再使用扼流圈及适当的电容器，可以扼制高频电流回输到网路里去，防止电焊机绝缘被破坏。图3-3 高频振荡器串联法(a)串联接法；(b)接在焊接变压器次级端的串联接法Bl-焊接变压器；DK-电抗器； 稳弧器的作用是当交流焊接电流在零点时，即负半波开始的瞬时，外加一个脉冲电压，这样有利于电弧重复引燃，达到稳定电弧的目的。

5、2焊枪焊枪的作用与手工电弧焊的焊钳相似，是用来引燃并控制电弧的用具。熔化极焊枪还具有输送填充金属的功用。氩弧焊焊枪应绝缘良好，气路、电路畅通。焊枪应轻巧紧凑，电极更换方便、操作灵活，以减轻焊工的劳动强度。在焊接电流超过100A时，焊枪中必须有冷却水通道，以便接冷却水，避免枪体温度过高而被烧毁，但应注意不能漏水。非熔化极焊枪中的电极，目前使用的材料主要有纯钨、钍钨及铈钨三种。纯钨棒虽然耐高温（熔点33803600，沸点5900），高温挥发性小，但纯钨电极发射电子的电压较高，焊机需有较高的空载电压，在大电流或长时间工作中，易出现电极熔化现象。在纯钨中加入一定数量的氧化钍( 0.7%2%)，这种电极

6、材料称做钍钨极。钍钨极具有电子发射能力较强不易烧损、容易引弧、电弧稳定等优点，是目前使用较普遍的电极材料。但钍是放射性元素，在密闭场所进行氩弧焊时，如采用大电流工作又通风不畅，烟尘中放射性剂量有可能超过允许标准。对此，应采取有效的通风措施和使用个体防毒面罩。在打磨钍钨棒时，灰尘中有放射性离子存在，所以打磨地点必须通风良好，打磨者应戴口罩、手套。但应注意，个人防护用品应专门使用和清洗，不要带到生活区去。要加强对钍钨棒丝管理，备用的钍钨电极应存放在专制的铅盒内。工作完毕，应用肥皂多洗几次手。3控制箱控制箱装有中间继电器、延时继电器、交流接触器、电磁气阀以及二极管、三极管等电器元件。控制箱板面上装有

7、电流表、开关及指示灯等。通过各种电气线路的连接，达到氩弧焊各种程序动作的要求，所以控制箱是氩弧焊设备的重要组成部分。为了保护电器元件不受意外的损坏，在控制箱回路的火线进线处应接有容量匹配的熔丝。此外，控制箱外壳应接地保护，以防漏电伤人。4供气系统主要由气瓶、减压器、流量计以及电磁阀等部分组成。氩气一般采用钢瓶装运。钢瓶面涂灰色漆，用绿色漆写上“氩气”字样，满瓶压力为1.5 107 Pa。减压器的作用是将氩气瓶内的高压气降为稳定的工作压力，并从高压表、低压表上显示出瓶内氩气储量及工作压力的大小；流量计用以控制并显示在单位时间内从焊枪流出的氩气体积；电磁气阀是由阀门与电磁铁组成的，以便通过电气开关

8、控制氩气的通断。在氩气瓶的瓶嘴上接装减压器或流量计之前，操作者应站在瓶嘴出气口的侧面，稍稍旋开瓶阀，吹扫瓶嘴口的灰尘污物（注意避免尘粒飞人眼睛）。将减压器或流量计的接头母对正瓶阀螺纹口，使用适当的力量旋紧。当确认减压器或流量计与瓶阀嘴接稳之后，再缓慢开启瓶阀，同时注意压力表的读数，了解瓶内的储气量。调整减压器与流量计，使之达到焊接所需的压力、流量参数；拆卸空瓶（应留有余压）时，操作程序相反。三、氬弧焊的危害氩弧焊由于采用氩气保护，利用高频电引弧和稳弧，而且电弧温度高达3000以上，因此，放射线、高频电流、紫外线、臭氧和氢氧化物等有害因素的影响很大。1放射线氩弧焊和等离子弧焊使用的钍钨棒电极中，

9、一般含钍量为1%2.5%。应用钍钨棒进行焊接作业时，主要危险是钍及其衰变产物进入人体内形成内辐射。钍能长期滞留在体内，慢慢排出，有时完全不排出。接触放射性物质如果防护不当，长期受到超容许剂量的外辐射，或者放射性物质经常少量进入并积蓄在体内，则可引起慢性放射性病。主要表现在一般机能状态方面，可以看到明显的衰弱无力，对传染病的抵抗力显著降低，体重减轻等；在造血系统方面表现为白血病及再生不良性贫血等。2紫外线氩弧焊接过程中，电弧温度达800015000，所产生的紫外线强度也较高。通过试验与测试表明：在短波段内，氩弧焊所产生的紫外线强度为电弧焊所产生的紫外线强度的30倍；在长波段内，氩弧焊所产生紫外线

10、为电弧焊紫外线强度5 10倍。若防护不好，在短时间内即可引起人眼的疾患并灼伤皮肤。3，高频电磁场操作时，由于机内高频振荡器的作用，焊把部分带有高频电，根据测定，起焊前焊把带电部分对焊件的电压约为2500V，焊把绝缘通过电容耦合呈现500V的对地电压；在起焊时，高频电流为5 7mA，起弧后为2mA。高频电磁场的强度，约为140190V/m。人体时间受高频电磁场的作用后，可使某些器官温度升高，出现植物神经功能失调的症状，如头昏、疲乏无力、记忆力减退、多梦和脱发等。4臭氧氩弧焊接产生的臭氧，特别是焊接铝镁有色金属产生的臭氧比其他焊接多。臭氧的允许浓度为0.3mg/m3，当其超过标准时，臭氧可以使操作

11、者出现喉干、咳嗽、胸闷等呼吸道症状。四、氩弧焊的安全防护1放射性防护氩弧焊和等离子弧焊，有两种情况必须注意：一是在容器内施焊时，放射性气溶胶及氢气可能会超过允许浓度；二是使用钍钨极时，为了施焊方便，往往将极的端部打磨成圆锥形，然后再使用。因此，在打磨工作地点以及存放钍钨极地点的放射性气溶胶和放射性尘的浓度，可能会达到或超过允许浓度。考虑到放射性气溶胶进人体内所引起的内辐射作用是长期积蓄的，而且有些生产现场的放射性剂量接近或达到允许的浓度，所以对焊接过程中钍的有害影响应当引起重视并采取有效的防护措施，避免钍的放射性烟尘进人体内，其防护措施主要有：(1)钍钨棒应有固定的专用贮存设备，大量存放应藏于

12、封闭式铁箱里，并安装排气管，将氢气排出室外。(2)合理的操作规范可以避免钍钨板的过量烧损。(3)采用综合性的防护措施，如对施焊区实行密闭，采取机械操作。在生产现场用薄金属板制成密闭罩，将焊枪和焊件置于罩内，罩的一侧设有观察防护镜。在操作中不应打开罩体。焊接过程中产生的有害气体、金属氧化物及放射性气溶胶等，应最大限度地控制在一定的空间内，通过吸气系统排到室外。手工操作时，必须戴送风防护头盔或采用其他有效措施。(4)地面、墙壁最好铺设瓷砖或水磨石，以利于清扫污物。5)应备有专用砂轮来磨尖钍钨棒，砂轮机要安装除尘设备，用砂轮打磨时，操作人员应将专用工作服袖口扎紧，并戴专用口罩、手套等。防护用品以表面

13、光滑致密的为宜。砂轮机地面上的磨屑要经常作湿式扫除并倒在指定的专用深井里，加盖防雨，井底要封严，以防顺地下水渗流扩散，污染水源。(6)接触钍钨棒后或等离子弧焊（切割）操作完毕，不许穿工作服走出工作场所。饭前必须洗手、漱口，下班时一定要洗澡，并经常清洗工作服及手套等。2高频电磁场的防护为消除高频电磁场对人体的伤害，应采取可靠的安全防护措施。3防止皮肤灼伤对于使用高强度电流的金属极氩弧焊和在狭小仓室或容器内进行的各种氩弧焊作业，应穿高领的防护工作服（最好是白色帆布服）并戴适当的头盔和面罩，有条件的应穿毛料或皮工作服。4有害气体的防护防止氩弧焊有害气体及金属烟尘的危害，目前采取的主要防护措施是实现焊

14、接工艺自动化；对弧焊区实行焊接密闭化；对厂房采取良好的通风技术措施。加强个体防护，目前常见的有以下两种：(1)静电口罩：该口罩是在普通口罩的纱布之间夹一层过氯气烯细纤维带负电荷的无纺薄膜，并用聚氯乙烯做成的支撑架支撑。此口罩可防止带正电的金属烟尘及有害气体吸人人体。(2)专用面罩：该面罩的特点是护目玻璃可翻起，便于观察工作。面罩上部通人新鲜空气，呼出的废气白面罩下部的罩裙中排出。此面罩适用于在容器中进行氩弧焊。5氩气瓶防爆氩弧焊用的氩气是以液态装入钢瓶的，在20时，满瓶压力为14.7MPa。所以，使用氩气瓶要采取防倒、防晒和防高温等措施，避免氩气瓶爆炸事故发生。五、氩弧焊安全操作要点氩弧焊的安全操作要点如下：.(1)熟知氩弧焊操作技术。工作前；穿戴好劳动防护用品。检查焊接电源、控制系统的接地线是否可靠。将设备进行空载试运转，确认其电路、水路、气路畅通，设备正常时，方可进行氩弧焊作业。(2)工作时，在电弧附近不准赤身和裸露身体某些部位。不要在电弧附近吸烟、进食，以免有害烟尘吸人体内。(3)氩弧焊工作场地应保持空气流通。在容器内部进行氩弧焊时，应戴静电防尘口罩或专门的面罩，以减少吸