氣體保(bao)護(hu)焊是用外加氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區的電弧焊,簡稱氣電焊。根據氣電焊的電極熔化與否,分成熔化極氣電焊和非熔化極氣電焊兩種。熔化極氣電焊,以焊絲作為電極,在施焊過程中,電極又作為填充金屬熔入熔池形成焊縫金屬;非熔化極氣電焊,用純鎢或活化鎢作為電極,施焊過程中電極不熔化,添加填充焊絲或不加焊絲形成焊縫金屬。氣電焊的外加氣體,按其化學活潑性不同,又分惰性氣體(如Ar、He或Ar+He)保護焊和活性氣體(如CO2、Ar+O2、Ar+H2)保護焊。通常焊接奧氏體型不(bu)銹鋼以氬氣保護焊為主,其焊接方法分類見圖3-31所示。
提高焊接生產效率主要包括兩個方面:一是以提高焊接材料的熔化速度為目的高熔敷率焊接,即要求在單位時間內熔化更多的焊接材料,主要用于厚板焊接,熔敷速率可達30kg/h;二是以提高焊接速度為目的的高速焊接,它的基本出發點是在提高焊接電流的同時提高焊接速度,以維持焊接熱輸入大體上保持不變,主要用于薄板的焊接,最常見的焊接速度為普通CO2焊的3~8倍。
從(cong)目前(qian)研究和應用情況看(kan),提高(gao)焊接熔(rong)敷率和焊接速度(du)有以下途徑:
1. 利用保護氣(qi)體的不同匹配使焊(han)(han)絲熔化速(su)度大(da)幅提高,從而(er)提高焊(han)(han)接熔敷率,如TIME焊(han)(han)和(he)LINFAST焊(han)(han)等。
2. 采用復合多熱(re)源提高焊(han)(han)接效率,如多絲(si)氣體(ti)保(bao)護焊(han)(han)和(he)激光(guang)復合焊(han)(han)等。
3. 利(li)用活性元素獨特作用提(ti)高電弧熔深能力(li),減少(shao)焊縫截面(mian)尺寸,提(ti)高焊接效率(lv),如A-TIG工藝和A-LASERA 工藝等。
4. 采用(yong)焊(han)接電源(yuan)的特(te)殊(shu)輸出波形提高(gao)焊(han)接速度,如(ru)Lincoln公司的RapidArc 焊(han)接速度可達2.5m/min。
目前,國(guo)際上對(dui)高(gao)(gao)效MAG焊(han)的定義為:按(an)DVS-No.0909-1制定的標準,即對(dui)于(yu)直徑1.2mm的焊(han)絲,送(song)絲速(su)度超(chao)過15m/min,或(huo)熔敷(fu)率大于(yu)8kg/h的MAG焊(han)稱為高(gao)(gao)效MAG焊(han)。
介紹幾(ji)種高效(xiao)氣體保(bao)護焊的方(fang)法(fa):
一(yi)、TIME 焊接技術
TIME焊接工藝(transfer ionized molten energy process)是1980年研究成功的,它屬于MAG焊范疇的方法。但與普通MAG不同的是:其一,保護氣體(體積分數)為Ar(65%)+He(26.5%)+CO2(8%)+O2(0.5%);其二,采用較大的焊絲伸出長度。采用此保護氣體成分在高送絲速度下可以實現穩定焊接,突破了傳統MAG焊電流極限。
TIME焊與傳統MAG焊比較:傳統MAG焊選用保護氣體為Ar、CO2、O2;焊絲伸出長度為10~15mm,送絲速度為2~16m/min,焊絲直徑1.2mm,許用最大電流400A,最高送絲速度16m/min,最大熔敷率144g/min。TIME焊選用保護氣體(體積分數)為Ar(65%)+He(26.5%)+CO2(8%)+O2(0.5%),焊絲伸出長度為20~35mm,送絲速度為2~50m/min,焊絲直徑為1.2mm,許用最大電流700A,最高送絲速度50m/min,最大熔敷率450g/min。
TIME焊工(gong)藝(yi)與傳統MAG焊工(gong)藝(yi)比較,具有明顯的(de)優點:
1. 大幅度地提高了焊絲熔敷率。
2. 改善(shan)熔敷(fu)金屬和(he)焊接接頭的(de)質量(liang);這是熔滴在良好保護氣體內進行短距離、挺直(zhi)性好的(de)射流過渡(du),所(suo)以熔敷(fu)金屬不受空(kong)氣侵害和(he)其他污染。
3. 焊(han)(han)接工藝(yi)性能好,由(you)于熔滴能進行短距離(li)、挺直性好的射流過(guo)渡,故(gu)不受重(zhong)力的影(ying)響可以(yi)進行全位(wei)置焊(han)(han)接。
4. 焊縫(feng)平滑美觀,余高小(xiao)(xiao),飛(fei)濺(jian)小(xiao)(xiao)。
二(er)、高效MAG焊(han)(han)焊(han)(han)接材(cai)料
目前提(ti)高熔敷效(xiao)率的(de)(de)(de)手段中,應用最為(wei)廣泛的(de)(de)(de)是采用藥芯焊(han)絲代(dai)替實芯焊(han)絲進行焊(han)接。采用金屬粉(fen)芯焊(han)絲比實芯焊(han)絲的(de)(de)(de)熔敷效(xiao)率提(ti)高50%以(yi)上(shang),調整(zheng)保護氣(qi)體的(de)(de)(de)成分可以(yi)大幅(fu)度地(di)提(ti)高焊(han)絲的(de)(de)(de)熔敷效(xiao)率。
這兩種(zhong)焊(han)絲(si)進(jin)行比較(jiao):
實芯焊(han)絲(si)適用的(de)(de)直徑為1.0~1.2mm,過細的(de)(de)焊(han)絲(si)不(bu)能適應高速送絲(si);而(er)直徑大于(yu)1.2mm的(de)(de)焊(han)絲(si)即(ji)使在大電(dian)流下(xia)也不(bu)易產生穩(wen)定的(de)(de)旋轉電(dian)弧過渡。
藥芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)可以(yi)采用(yong)直(zhi)徑為1.2~1.6mm,金(jin)屬(shu)粉芯(xin)(xin)和造渣型藥芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)均可以(yi)用(yong)高(gao)焊(han)(han)接(jie)參(can)數實(shi)現高(gao)效MAG焊(han)(han)。尤其是金(jin)屬(shu)藥芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si),由于(yu)(yu)金(jin)屬(shu)的填充(chong)率(lv)高(gao)達45%,所(suo)以(yi)采用(yong)直(zhi)徑1.6mm的金(jin)屬(shu)粉芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si),以(yi)電(dian)流(liu)380A電(dian)壓38V的焊(han)(han)接(jie)參(can)數焊(han)(han)接(jie)時,其熔敷速率(lv)高(gao)達9.6kg/h。金(jin)屬(shu)粉芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)熔滴過渡相似(si)于(yu)(yu)實(shi)芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)。藥芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)可以(yi)常規噴射過渡和高(gao)速短路(lu)過渡形式進行焊(han)(han)接(jie),但(dan)不能產生旋(xuan)轉電(dian)弧過渡。
三(san)、多絲(si)熔化(hua)極氣體保(bao)護焊焊接技術(shu)
目前(qian),多(duo)絲(si)氣保(bao)護焊(han)(han)接方法主要有Tandem焊(han)(han)、雙絲(si)(多(duo)絲(si))氣保(bao)護焊(han)(han)、雙絲(si)氣電焊(han)(han)和三絲(si)氣保(bao)護焊(han)(han)等(deng)方法。
1. Tandem焊接技術
將兩根(gen)(gen)焊(han)絲(si)按一定的(de)(de)角度在一個特別設(she)計的(de)(de)焊(han)槍(qiang)里(li),兩根(gen)(gen)焊(han)絲(si)分別經(jing)互相絕緣(yuan)的(de)(de)導(dao)電(dian)嘴由各自的(de)(de)電(dian)源(yuan)供電(dian),所有的(de)(de)參數都可(ke)以彼此獨立,這樣可(ke)以靈活控(kong)制電(dian)弧。可(ke)以采用直(zhi)流電(dian)流和脈(mo)沖電(dian)流的(de)(de)電(dian)弧類型(xing)。
Tandem焊的工(gong)藝特點:
a. 提(ti)高(gao)焊(han)接速(su)度2~3倍,兩根焊(han)絲(si)總(zong)電(dian)流大(da)幅度地增加(jia),而且雙(shuang)電(dian)弧之間(jian)互(hu)相加(jia)熱,產生了強烈(lie)的熱效應,提(ti)高(gao)了焊(han)絲(si)熔化速(su)度和熔敷率;
b. 增(zeng)加熔深(shen),兩根焊絲一前(qian)一后,熔池加長,面(mian)積增(zeng)大,母(mu)材(cai)暴(bao)露在熔池下的(de)(de)時(shi)間比單絲焊要長,母(mu)材(cai)得到充(chong)分的(de)(de)熔化(hua),因(yin)而不(bu)會出現(xian)咬邊和潤濕(shi)不(bu)良的(de)(de)現(xian)象,在厚板(ban)焊接(jie)的(de)(de)情況下,顯(xian)著增(zeng)加了熔深(shen);
c. 提高了焊縫的韌性;
d. 降低了(le)(le)焊縫氣(qi)(qi)孔敏感(gan)性,因為熔池(chi)(chi)面(mian)積增(zeng)大,氣(qi)(qi)體的(de)析出時間變長,加上雙電弧的(de)作用(yong)增(zeng)加了(le)(le)攪拌熔池(chi)(chi)的(de)頻率,這樣(yang)就使(shi)得滲透到液態金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)氣(qi)(qi)體在(zai)金(jin)屬(shu)冷(leng)卻之前(qian)浮出熔池(chi)(chi),顯著減(jian)少(shao)焊縫中(zhong)的(de)氣(qi)(qi)孔現象;
e. 電弧穩定,熔滴過渡容(rong)易控制
Tandem 雙(shuang)絲(si)氣體保護(hu)(hu)焊(han)是一(yi)種(zhong)高(gao)效(xiao)、高(gao)速、適應性強和(he)節(jie)能的(de)焊(han)接(jie)方法。和(he)普(pu)通(tong)的(de)氣保護(hu)(hu)焊(han)相比,其(qi)焊(han)接(jie)效(xiao)率提(ti)高(gao)3~6倍,焊(han)接(jie)速度提(ti)高(gao)2~3倍。該工藝可以焊(han)接(jie)碳(tan)鋼(gang)、低合金(jin)(jin)鋼(gang)、不銹鋼(gang)和(he)鋁等(deng)金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料(liao),廣(guang)泛應用于(yu)造船、汽(qi)車(che)、管道、壓力容器、機(ji)車(che)車(che)輛和(he)機(ji)械(xie)工程等(deng)行業。由于(yu)具有很高(gao)的(de)焊(han)接(jie)速度,所(suo)以這(zhe)種(zhong)焊(han)接(jie)一(yi)般要通(tong)過機(ji)器人或自(zi)動焊(han)實現。
2. 雙絲(或多絲)氣(qi)體保護焊(han)
主要有雙絲(si)串聯MAG高(gao)速焊(han)接(jie)、雙絲(si)氣(qi)體(ti)保護焊(han)加(jia)單(dan)熱填絲(si)的三(san)絲(si)焊(han)接(jie)和三(san)絲(si)熔化極(ji)氣(qi)體(ti)保護焊(han)接(jie)3種形式。