本发明专利技术涉及一种由氩气、氦气和氧气形成的三元混合气体，其特征在于，所述三元混合气体由19.5%至20.5%之间的氦气、2.7%至3.3%之间氧气以及剩余体积的氩气(按体积百分含量计)形成，并且本发明专利技术还涉及所述三元混合气体在使用可消耗填充焊丝对至少一个碳钢部件进行电弧焊的方法中作为保护气体的用途，优选地，被焊接的部件彼此搭接或覆盖，所述旋转电弧焊接发生在所述部件搭接或覆盖的地方。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用旋转电弧和Ar/He/O2气体混合物对碳钢的MIG/MAG焊接
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。本专利技术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，本专利技术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。此外，本专利技术还涉及一种用于对至少一个碳钢部件进行电弧焊的工艺，所述工艺使用可消耗填充焊丝和保护气体，其特征在于，所述保护气体由根据本专利技术的三元混合气体形成。根据情况，本专利技术的焊接工艺可包括一个或多个下列特征：-所述焊接工艺是熔化极惰性气体保护焊/熔化极活性气体保护焊类型（MIG/MAG类型）。-所述可消耗填充焊丝被所述电弧熔化，以通过旋转液体脉路（veineliquidtournante）来获得金属熔滴过渡。-被焊接的一个或多个部件彼此搭接或覆盖，所述旋转电弧焊接发生在搭接处或覆盖处。-被焊接的部件处于啮合类的构型，优选地，所述被焊接的部件是热水箱、灭火器、压缩机、制冷设备或者气瓶类型的压力容器的组成构件。-被焊接的部件包含彼此搭接的柱形端部。-使用29.5V和35V之间的优选地小于34V的电弧电压。-焊接具有小于或等于3mm的优选地小于或等于2mm的厚度的一个或多个部件。-所述焊丝具有0.8mm至1mm的直径。-电弧是旋转电弧或者液态金属的脉路是旋转的，也就是说由转动运动（转动机构）驱动。-由液态金属（即熔融金属）的脉路来进行金属熔滴过渡。该液态金属的脉路通过在电弧中熔化可消耗填充焊丝来形成。-被焊接的部件由碳钢制成。术语“碳钢”是指铁碳合金，其中按重量计算碳含量小于2%。这种合金可包括Mn、Cr、Si、Mo、Ti、Ni和Nb类型的其他元素。在金属的化学分析中可出现杂质诸如S、P、O、N、H。-焊接电压小于36V，典型地，大致处于29.5V和35V之间。-焊接强度处于245A和300A之间。-焊丝是NERTALIC70S型号。-送丝速率（V焊丝）是至多30m/min，典型地位于16m/min和20m/min之间。-焊接速度是至多5m/min，典型地位于0.8m/min和2m/min之间。附图说明在参考附图给出的描述中对本专利技术进行更详细地说明，在附图中：-图1示意性地示出过渡类型对焊道形态的影响；-图2示意性地示出旋转的液体脉路；以及-图3示意性地示出啮合搭接接头。具体实施方式一般地，在MIG-MAG电弧焊接中，存在三个主要的或传统的熔滴过渡状态，即：-短路过渡。针对低电弧能量（典型地，电流从50A至200A，电压从15V至20V），获得此种熔滴过渡状态。在填充焊丝的端部形成熔融金属滴，并且该熔融金属滴渐渐地变大直到与熔融金属池接触——该接触导致短路。电流然后快速增加，使得熔滴出现缩颈现象——这将促使熔滴脱离，然后再次点燃电弧。这种现象以大约50Hz至200Hz的频率重复。这种状态被认为是“冷的”并且具有短的电弧。这种熔滴过渡状态适用于小厚度（也就是小于3mm的厚度）的焊接，并且使得能够在定位焊接期间控制熔池。-轴向喷射。对于高焊接能量（也就是说，针对280A电流至少为28V的电压和高于特定的电流密度（根据焊丝和保护气本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.07 FR 10554931.一种用于对至少一个碳钢部件进行电弧MIG/MAG焊接的方法，所述方法使用可消耗填充焊丝、旋转电弧和由三元混合气体形成的保护气体，按体积百分含量计算，所述三元混合气体由19.5％至20.5％的氦气、2.7％至3.3％的氧气以及剩余体积的氩气组成，其特征在于，所述可消耗填充焊丝被所述旋转电弧熔化，以通过旋转液体脉路获得金属熔滴过渡，被焊接的部件彼此搭接或覆盖，所述旋转电弧焊接发生在搭接处或覆盖处，所述电弧电压在29.5V和35V之间，电弧强度在245A和300A之间。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护气体由三元混合气体形成，所述三元混合气体包括19.8％至20.2％的氦气。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护气体由三元混合气体形成，所述三元混合气体包括2.8％至3.2％的氧气。4.如权利要求1所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·比斯库普，G·布戴，JP·普朗卡尔特，M·塞兹，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：
国别省市：
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