脈沖鎢極氬弧焊是在普通鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)基礎上發展起來的一種新的焊接工藝,它通過控制電弧能量周期性脈沖變化來控制焊接熔池過程,也可以以鎢極為電極。其原理是以一個較小基值電流來維持一個電弧的電離通道,在此基礎上周期性加一個同極性高峰脈沖主電弧,以熔化金屬并控制熔滴過渡。脈沖焊接電源一般是由直流電源外加一晶閘管直流開關裝置組成,其脈沖電路原理見圖3-41所示。
在焊接厚度小于1mm的奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)箔片和金屬軟管管坯時,若采用均勻焊接電流施焊,所需要的焊接電流只是幾安培或十幾安培。雖然所選用的鎢絲電極直徑可以相應減小,但是電流密度仍然會變得太小,導致鎢絲局部的極斑飄移,造成電弧不穩;如果焊接電流調得大些,又會使被焊薄件過熱而燒穿。為了克服上述缺點且又要保證連續焊接,研制出一種新的焊接工藝-氣體保護脈沖電弧焊,它的優越性在于:
1. 它可以(yi)精(jing)確地控制(zhi)待焊(han)(han)件的熱輸入(ru),克服了因(yin)熔敷金屬表面(mian)張力不足以(yi)支持熔池,而造成(cheng)的焊(han)(han)縫下塌,從而提高(gao)了焊(han)(han)縫抗燒穿的能力,特別(bie)適(shi)用(yong)于薄板(ban)(薄至0.1mm)對接(jie)焊(han)(han)縫。它可以(yi)在不加墊板(ban)的情況下,實現(xian)單面(mian)焊(han)(han)雙面(mian)成(cheng)形(xing)且焊(han)(han)接(jie)變形(xing)量小。
2. 在保證焊透的前提下,可以調節熱輸入及焊縫在高溫停留時間,因而適合各種焊接性較差材料的焊接,可減小熱裂紋、淬硬和冷裂的傾向,對于奧氏體不銹鋼還能提高焊接接頭耐蝕性。
3. 它對焊(han)接工藝、焊(han)接參(can)數的波(bo)動不夠敏感,對各種焊(han)接位置有較強的適應性,適用于全位置的焊(han)接。
4. 焊縫成形美(mei)觀,質量(liang)穩定,焊接(jie)接(jie)頭力學性能均(jun)高(gao)于普通鎢極氬弧焊。
5. 可根(gen)據焊(han)件(jian)的厚薄來選擇是否填加焊(han)絲(si),也可以用氦氣(qi)作為(wei)保護氣(qi)體(ti)。根(gen)據脈沖頻(pin)率不同,可分為(wei)低頻(pin)、中頻(pin)和高頻(pin)脈沖氬弧焊(han)。
a. 低頻脈沖鎢極氬弧焊(han)
低(di)(di)頻脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)的(de)基本(ben)原(yuan)理是:焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)流的(de)大小(直流電(dian)或交(jiao)流電(dian)的(de)有(you)效量)呈周(zhou)期性脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)變(bian)化(hua),脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)的(de)頻率(lv)以每秒接(jie)近于一(yi)次到幾次,至多不超(chao)過十幾次,以低(di)(di)頻脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)的(de)方法供給電(dian)流脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)。低(di)(di)頻脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)在生產上使(shi)用較(jiao)多,例如用機械操作鎢(wu)極脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)奧氏體(ti)型不銹鋼薄板對接(jie)焊(han)(han)(han)縫和導管對接(jie)焊(han)(han)(han)縫的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)參(can)數,見表(biao)3-28和表(biao)3-29(為不加填充焊(han)(han)(han)絲鎢(wu)極脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)氬弧(hu)焊(han)(han)(han))。焊(han)(han)(han)接(jie)時采用直流正極性電(dian)源。
b. 中(zhong)頻(pin)脈(mo)沖鎢極(ji)氬弧焊(han)工藝
中(zhong)頻脈沖(chong)鎢(wu)極氬弧焊是在直流電(dian)上(shang)(shang)疊(die)加200~500Hz中(zhong)頻脈沖(chong)電(dian)流,可(ke)提(ti)高(gao)電(dian)弧挺度,在一定程度上(shang)(shang)增加熔(rong)深,并(bing)促使熔(rong)池金屬晶粒細(xi)化,可(ke)提(ti)高(gao)焊縫金屬的韌性。這種工(gong)藝用(yong)于航(hang)空(kong)、航(hang)天工(gong)程重要部件的 焊接(jie)。
c. 高頻脈沖鎢極氬弧(hu)焊工(gong)藝
高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)鎢極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)與低頻(pin)(pin)、中頻(pin)(pin)脈沖(chong)氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)不(bu)同(tong)之處,是(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)以每秒鐘幾(ji)千次甚至幾(ji)萬次的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)率變(bian)化著。這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)使電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁收效應比(bi)較強(qiang)(qiang)烈,使圓錐(zhui)形電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)變(bian)成圓柱形電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu),電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮(suo)更為激烈,增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)挺度(du)。不(bu)僅提(ti)高(gao)(gao)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量密度(du)而且增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透力(li),在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有效電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)下可(ke)(ke)達(da)到更大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)深或在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)深下提(ti)高(gao)(gao)了(le)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速(su)度(du),同(tong)時(shi)(shi)使熔(rong)池能很(hen)好地攪拌,改(gai)善了(le)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶金(jin)性能,特別適合(he)鋁及鋁合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)還導致超聲振動,它可(ke)(ke)以增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)熔(rong)化金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)動性。這些都有利于細化晶粒(li),減少焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)氣孔,還使焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成形美觀。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)平均值(zhi)相等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)鎢極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速(su)度(du)可(ke)(ke)比(bi)普通(tong)鎢極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)提(ti)高(gao)(gao)一(yi)(yi)倍,這就(jiu)必然縮(suo)短焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬在(zai)高(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)停留時(shi)(shi)間,對(dui)改(gai)善奧氏體型不(bu)銹(xiu)鋼耐蝕性是(shi)(shi)有益的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。但(dan)是(shi)(shi),這種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法在(zai)施焊(han)(han)(han)(han)過程(cheng)中有刺耳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)噪聲,對(dui)人體健(jian)康(kang)有一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。同(tong)時(shi)(shi),這類弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)機電(dian)(dian)(dian)(dian)源造(zao)價(jia)昂貴,導致應用范圍(wei)小,在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼高(gao)(gao)速(su)焊(han)(han)(han)(han)管生(sheng)產線上(shang)有時(shi)(shi)采用這種(zhong)工藝。
有關脈(mo)沖鎢極氬弧(hu)焊機的(de)型號很多,表3-30列出(chu)了(le)國內幾種型號及主要技術(shu)性能,可供選(xuan)用(yong)。
為了克服鎢極(ji)惰性氣體保護(hu)焊自身效率較低的弱點,擴大其應(ying)用范圍,發展了許多(duo)新的工藝方(fang)法(fa),除了上面(mian)介紹脈(mo)沖鎢極(ji)氬弧(hu)焊外,還有熱(re)絲(si)鎢極(ji)氬弧(hu)焊、雙弧(hu)和(he)多(duo)弧(hu)鎢極(ji)氬弧(hu)焊等。
鎢(wu)極氬弧焊(han)方法和(he)應用范圍,見表 3-31 。