氣體(ti)保(bao)護(hu)焊(han)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(ti)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。


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  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。


 從目前(qian)研(yan)究(jiu)和應用情況(kuang)看,提高焊接熔敷率(lv)和焊接速度有(you)以下途徑:


   1. 利用保護氣(qi)體(ti)的不同匹配使焊絲熔(rong)化速度(du)大幅提(ti)高,從而提(ti)高焊接(jie)熔(rong)敷(fu)率,如TIME焊和LINFAST焊等。


   2. 采用復合多(duo)熱源提高焊(han)(han)接效率,如多(duo)絲氣(qi)體保護焊(han)(han)和(he)激光復合焊(han)(han)等。


   3. 利用活性元素獨特作(zuo)用提高電弧(hu)熔深能力,減(jian)少焊縫(feng)截面尺(chi)寸,提高焊接效率,如A-TIG工(gong)藝(yi)和A-LASERA 工(gong)藝(yi)等。


   4. 采用焊(han)接電源(yuan)的特殊(shu)輸出波形提高(gao)焊(han)接速度(du),如Lincoln公司的RapidArc 焊(han)接速度(du)可達2.5m/min。


  目前,國(guo)際上對高效(xiao)MAG焊的(de)定義為:按(an)DVS-No.0909-1制定的(de)標準,即對于直徑1.2mm的(de)焊絲(si),送絲(si)速度(du)超(chao)過15m/min,或熔敷率大(da)于8kg/h的(de)MAG焊稱為高效(xiao)MAG焊。



介紹(shao)幾種高效氣體保護焊的方法:


一、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焊工藝與傳統MAG焊工藝比較(jiao),具有(you)明顯的優(you)點:


    1. 大幅度(du)地提(ti)高(gao)了(le)焊絲熔敷率。


    2. 改(gai)善熔(rong)敷金(jin)屬和焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的質量;這是熔(rong)滴在良好保護氣體內進行短距離(li)、挺直性好的射流過渡,所以熔(rong)敷金(jin)屬不受空氣侵害和其他污染。


    3. 焊(han)接工(gong)藝性能好,由(you)于熔滴(di)能進(jin)行(xing)短距(ju)離、挺直性好的射(she)流過渡,故不受重力(li)的影(ying)響可以(yi)進(jin)行(xing)全(quan)位(wei)置焊(han)接。


    4. 焊縫平滑美觀,余高小(xiao),飛濺小(xiao)。



二、高效MAG焊焊接材料


  目前提高熔(rong)敷效(xiao)率的手段中(zhong),應用最為廣泛的是(shi)采(cai)(cai)用藥芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)代替實(shi)芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)進行焊(han)(han)接。采(cai)(cai)用金屬粉芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)比實(shi)芯(xin)(xin)焊(han)(han)絲(si)的熔(rong)敷效(xiao)率提高50%以上,調整保護(hu)氣體的成(cheng)分可以大幅度地提高焊(han)(han)絲(si)的熔(rong)敷效(xiao)率。


  這兩種焊絲進行(xing)比較:


   實芯焊絲適用的直(zhi)徑為1.0~1.2mm,過細的焊絲不(bu)能適應高速(su)送(song)絲;而直(zhi)徑大于1.2mm的焊絲即使(shi)在(zai)大電(dian)流下(xia)也(ye)不(bu)易(yi)產生穩定(ding)的旋轉電(dian)弧過渡。


   藥(yao)芯焊(han)絲(si)可以(yi)采用直徑為1.2~1.6mm,金(jin)屬(shu)(shu)(shu)粉(fen)芯和造渣型藥(yao)芯焊(han)絲(si)均可以(yi)用高焊(han)接參(can)數(shu)實現高效MAG焊(han)。尤其是金(jin)屬(shu)(shu)(shu)藥(yao)芯焊(han)絲(si),由于金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)填(tian)充率高達(da)45%,所以(yi)采用直徑1.6mm的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)粉(fen)芯焊(han)絲(si),以(yi)電流380A電壓38V的(de)(de)焊(han)接參(can)數(shu)焊(han)接時,其熔敷(fu)速(su)率高達(da)9.6kg/h。金(jin)屬(shu)(shu)(shu)粉(fen)芯焊(han)絲(si)熔滴過(guo)渡相似于實芯焊(han)絲(si)。藥(yao)芯焊(han)絲(si)可以(yi)常(chang)規(gui)噴射過(guo)渡和高速(su)短(duan)路過(guo)渡形式(shi)進行焊(han)接,但不(bu)能產(chan)生旋轉電弧過(guo)渡。



三、多(duo)絲熔化(hua)極氣(qi)體保護焊焊接技術


  目前(qian),多(duo)絲氣(qi)保(bao)(bao)護焊接方法(fa)主(zhu)要(yao)有(you)Tandem焊、雙絲(多(duo)絲)氣(qi)保(bao)(bao)護焊、雙絲氣(qi)電焊和三絲氣(qi)保(bao)(bao)護焊等方法(fa)。


  1. Tandem焊接技術 


   將(jiang)兩(liang)根(gen)焊(han)絲按(an)一定的角度在(zai)一個特別(bie)設計的焊(han)槍里,兩(liang)根(gen)焊(han)絲分別(bie)經互(hu)相絕緣(yuan)的導電(dian)(dian)嘴由各自(zi)的電(dian)(dian)源供電(dian)(dian),所有(you)的參(can)數都可以彼(bi)此獨立,這樣可以靈活(huo)控制(zhi)電(dian)(dian)弧(hu)。可以采(cai)用直(zhi)流電(dian)(dian)流和(he)脈沖電(dian)(dian)流的電(dian)(dian)弧(hu)類型。


  Tandem焊的工藝(yi)特點:


    a. 提高焊接速度2~3倍,兩根(gen)焊絲(si)總(zong)電(dian)(dian)流大幅度地增加(jia),而且(qie)雙電(dian)(dian)弧之間互相加(jia)熱(re),產生了(le)強烈的熱(re)效(xiao)應,提高了(le)焊絲(si)熔化速度和熔敷率;


    b. 增加熔深,兩根焊絲(si)一前一后,熔池加長(chang)(chang),面積增大,母(mu)材暴(bao)露在(zai)熔池下(xia)的(de)(de)時間比單絲(si)焊要長(chang)(chang),母(mu)材得到充分(fen)的(de)(de)熔化,因而不會出現咬(yao)邊和潤(run)濕(shi)不良的(de)(de)現象,在(zai)厚板焊接的(de)(de)情況下(xia),顯(xian)著增加了熔深;


    c. 提(ti)高了焊縫的韌性;


    d. 降低(di)了(le)焊縫氣孔(kong)敏感性(xing),因為熔池面積增大,氣體的(de)(de)析出(chu)(chu)時間變長,加(jia)上(shang)雙電弧的(de)(de)作用增加(jia)了(le)攪拌熔池的(de)(de)頻率,這樣就使得滲透(tou)到(dao)液態(tai)金屬(shu)中的(de)(de)氣體在金屬(shu)冷卻之前浮出(chu)(chu)熔池,顯著(zhu)減少焊縫中的(de)(de)氣孔(kong)現象;


    e. 電弧(hu)穩定,熔滴過渡容易控制(zhi)


   Tandem 雙絲氣體(ti)保護焊是一(yi)種(zhong)高效、高速(su)、適應性強和(he)(he)節能(neng)的(de)焊接方(fang)法。和(he)(he)普通的(de)氣保護焊相比,其焊接效率提高3~6倍,焊接速(su)度提高2~3倍。該工藝可(ke)以焊接碳鋼、低合(he)金鋼、不銹鋼和(he)(he)鋁等金屬材料,廣泛應用于造船、汽車(che)、管道、壓力容器、機(ji)車(che)車(che)輛和(he)(he)機(ji)械工程等行業。由于具(ju)有很高的(de)焊接速(su)度,所以這種(zhong)焊接一(yi)般(ban)要(yao)通過(guo)機(ji)器人或自動焊實現(xian)。


 2. 雙絲(si)(si)(或多絲(si)(si))氣體(ti)保護焊 


    主要有(you)雙絲串聯MAG高速焊接、雙絲氣體保護焊加(jia)單熱填(tian)絲的(de)三絲焊接和三絲熔化極氣體保護焊接3種形式。