氣體(ti)保(bao)護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。


 從目前研究和應用(yong)情況看,提高焊(han)接熔敷率和焊(han)接速度有以下途(tu)徑:


   1. 利用保護(hu)氣體的不同匹配使焊(han)絲熔(rong)化速度大幅提高,從(cong)而提高焊(han)接熔(rong)敷率,如(ru)TIME焊(han)和LINFAST焊(han)等。


   2. 采(cai)用(yong)復合多熱(re)源提高焊接效率,如多絲氣體保護焊和激(ji)光復合焊等。


   3. 利用(yong)活性元素獨特作用(yong)提高電弧熔(rong)深(shen)能力,減少焊縫截面尺寸(cun),提高焊接效率,如A-TIG工(gong)藝和A-LASERA 工(gong)藝等。


   4. 采用焊接(jie)電源(yuan)的特殊輸出波(bo)形提高焊接(jie)速(su)度,如Lincoln公司的RapidArc 焊接(jie)速(su)度可(ke)達(da)2.5m/min。


  目前,國際上對(dui)高(gao)效MAG焊(han)的定義為:按DVS-No.0909-1制定的標準(zhun),即對(dui)于(yu)直徑1.2mm的焊(han)絲,送絲速度(du)超過15m/min,或熔(rong)敷率大于(yu)8kg/h的MAG焊(han)稱為高(gao)效MAG焊(han)。



介紹幾種高(gao)效氣體保(bao)護焊(han)的方法(fa):


一、TIME 焊接(jie)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)藝與傳(chuan)統MAG焊工(gong)藝比較(jiao),具有明顯的(de)優點:


    1. 大(da)幅度地提高了焊絲熔敷率。


    2. 改(gai)善熔(rong)敷金屬(shu)(shu)和焊接接頭的質(zhi)量;這是熔(rong)滴在良好保護氣體內進行短(duan)距離、挺直性好的射流過(guo)渡,所以熔(rong)敷金屬(shu)(shu)不(bu)受空氣侵害和其(qi)他污染。


    3. 焊接(jie)(jie)工藝性(xing)能好,由(you)于熔滴能進(jin)(jin)行短距離(li)、挺直性(xing)好的射流過(guo)渡,故不(bu)受重力的影(ying)響可以進(jin)(jin)行全位置焊接(jie)(jie)。


    4. 焊縫平滑美觀,余高小,飛濺(jian)小。



二、高效MAG焊焊接(jie)材料(liao)


  目前提(ti)高(gao)熔(rong)敷效(xiao)率(lv)的(de)手(shou)段中,應用最為廣泛的(de)是采用藥(yao)芯焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)代(dai)替(ti)實(shi)芯焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)進行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。采用金屬粉芯焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)比(bi)實(shi)芯焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)熔(rong)敷效(xiao)率(lv)提(ti)高(gao)50%以上,調整(zheng)保護氣體的(de)成分(fen)可以大幅度地(di)提(ti)高(gao)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)熔(rong)敷效(xiao)率(lv)。


  這兩種焊絲(si)進行比(bi)較(jiao):


   實芯焊絲適用(yong)的(de)(de)直徑(jing)為1.0~1.2mm,過細的(de)(de)焊絲不能適應高(gao)速送絲;而直徑(jing)大(da)于(yu)1.2mm的(de)(de)焊絲即使在大(da)電(dian)流(liu)下(xia)也不易產生穩定的(de)(de)旋轉電(dian)弧過渡。


   藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)可(ke)以(yi)(yi)采用(yong)(yong)直徑為1.2~1.6mm,金(jin)(jin)屬粉芯(xin)和造渣型藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)均(jun)可(ke)以(yi)(yi)用(yong)(yong)高焊(han)(han)接參(can)數實現高效MAG焊(han)(han)。尤其是金(jin)(jin)屬藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si),由于金(jin)(jin)屬的填充率高達45%,所以(yi)(yi)采用(yong)(yong)直徑1.6mm的金(jin)(jin)屬粉芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si),以(yi)(yi)電(dian)流(liu)380A電(dian)壓38V的焊(han)(han)接參(can)數焊(han)(han)接時(shi),其熔(rong)敷速(su)率高達9.6kg/h。金(jin)(jin)屬粉芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)熔(rong)滴過渡(du)(du)(du)相似于實芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)。藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)可(ke)以(yi)(yi)常規噴射過渡(du)(du)(du)和高速(su)短(duan)路過渡(du)(du)(du)形式(shi)進行焊(han)(han)接,但不能(neng)產(chan)生旋轉(zhuan)電(dian)弧過渡(du)(du)(du)。



三、多(duo)絲(si)熔(rong)化極氣體(ti)保(bao)護焊焊接技(ji)術(shu)


  目(mu)前,多(duo)絲(si)氣(qi)保(bao)護(hu)焊(han)接(jie)方法主要(yao)有Tandem焊(han)、雙絲(si)(多(duo)絲(si))氣(qi)保(bao)護(hu)焊(han)、雙絲(si)氣(qi)電焊(han)和三絲(si)氣(qi)保(bao)護(hu)焊(han)等(deng)方法。


  1. Tandem焊接技術 


   將兩根(gen)(gen)焊絲按一定的(de)角(jiao)度在一個特別(bie)設計的(de)焊槍(qiang)里,兩根(gen)(gen)焊絲分(fen)別(bie)經互相絕緣的(de)導電(dian)(dian)嘴由各(ge)自的(de)電(dian)(dian)源供電(dian)(dian),所有的(de)參數(shu)都可(ke)以彼此獨立,這(zhe)樣可(ke)以靈活控制電(dian)(dian)弧(hu)。可(ke)以采用直流電(dian)(dian)流和脈(mo)沖電(dian)(dian)流的(de)電(dian)(dian)弧(hu)類型。


  Tandem焊的工(gong)藝特點:


    a. 提高(gao)焊(han)接(jie)速度(du)2~3倍,兩根(gen)焊(han)絲(si)總電(dian)流(liu)大幅度(du)地增加,而(er)且(qie)雙電(dian)弧之間(jian)互相加熱,產(chan)生了強(qiang)烈的熱效應,提高(gao)了焊(han)絲(si)熔化速度(du)和熔敷率;


    b. 增加熔(rong)(rong)(rong)深(shen),兩根焊(han)(han)絲一前一后,熔(rong)(rong)(rong)池加長,面積增大(da),母(mu)材(cai)暴(bao)露在(zai)(zai)熔(rong)(rong)(rong)池下的(de)時間比單絲焊(han)(han)要長,母(mu)材(cai)得到(dao)充分的(de)熔(rong)(rong)(rong)化,因(yin)而不(bu)會出現咬邊(bian)和潤濕(shi)不(bu)良的(de)現象,在(zai)(zai)厚板焊(han)(han)接的(de)情況下,顯著增加了熔(rong)(rong)(rong)深(shen);


    c. 提(ti)高了焊縫的韌性;


    d. 降低了(le)焊縫(feng)氣(qi)孔敏感性,因為熔(rong)池面積(ji)增大,氣(qi)體的(de)析出(chu)時間變(bian)長,加上雙電(dian)弧的(de)作用增加了(le)攪拌熔(rong)池的(de)頻率,這樣就(jiu)使得滲(shen)透到液態金(jin)屬中的(de)氣(qi)體在金(jin)屬冷卻之前浮出(chu)熔(rong)池,顯(xian)著減少焊縫(feng)中的(de)氣(qi)孔現象;


    e. 電弧穩定,熔滴過渡(du)容易(yi)控制(zhi)


   Tandem 雙絲(si)氣(qi)(qi)體保(bao)(bao)護焊(han)是一種高(gao)效、高(gao)速、適應性強和(he)(he)節能的焊(han)接(jie)方法。和(he)(he)普通的氣(qi)(qi)保(bao)(bao)護焊(han)相比,其(qi)焊(han)接(jie)效率提(ti)高(gao)3~6倍,焊(han)接(jie)速度(du)提(ti)高(gao)2~3倍。該工(gong)藝可(ke)以焊(han)接(jie)碳鋼(gang)、低合金鋼(gang)、不銹鋼(gang)和(he)(he)鋁等(deng)金屬材料,廣泛(fan)應用(yong)于造船、汽車、管道、壓力容器、機(ji)(ji)車車輛和(he)(he)機(ji)(ji)械工(gong)程等(deng)行業。由于具有(you)很(hen)高(gao)的焊(han)接(jie)速度(du),所以這(zhe)種焊(han)接(jie)一般要通過(guo)機(ji)(ji)器人或自動焊(han)實(shi)現。


 2. 雙(shuang)絲(或多絲)氣體保護焊 


    主(zhu)要有雙絲(si)串聯MAG高速焊(han)接、雙絲(si)氣體保護(hu)焊(han)加單熱填(tian)絲(si)的三絲(si)焊(han)接和三絲(si)熔(rong)化極(ji)氣體保護(hu)焊(han)接3種(zhong)形式。