鎢極氬弧焊雖然能獲得優良的焊接質量,但由于受到鎢極許用電流的限制,焊接電流不能用得太大。一般鎢(wu)極氬弧焊進行對接接頭焊接時,板厚小于4mm可以焊透,超過此厚度的焊件不但需要開坡口,有時還需預熱才能施焊。所以鎢極氬弧焊焊接中、厚板時,生產效率低,勞動條件差,焊接變形大且影響焊接接頭耐蝕性,已不能滿足生產的需要。
熔化極(ji)氣體保護焊是用焊絲作為電極,焊接電流可以大大提高。由于熔深大,焊絲熔敷速度快,提高了勞動生產率。對于中、厚板焊接,焊前不需要預熱,改善了勞動條件,減少了焊接變形,同時還有利于提高焊接接頭耐蝕性。熔化極氣體保護焊適用于中等和大厚度板材的焊接,在生產中已得到廣泛使用。
熔化(hua)(hua)極氣體保護焊,是(shi)用可熔化(hua)(hua)的(de)焊絲與被焊工件(jian)之間的(de)電弧(hu)(hu)作(zuo)(zuo)為(wei)熱(re)源來熔化(hua)(hua)焊絲和母材(cai)金(jin)屬(shu),并(bing)向焊接區輸送(song)(song)保護氣體。保護氣體能使電弧(hu)(hu)、熔化(hua)(hua)的(de)焊絲、熔池及附近金(jin)屬(shu)免受周圍空氣的(de)有害作(zuo)(zuo)用。通過連續送(song)(song)進焊絲不(bu)斷熔化(hua)(hua)并(bing)過渡到熔池,最后形成焊縫金(jin)屬(shu)。
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼熔化極氣體保護焊的種類和不同焊絲形式分類見圖3-42。

熔(rong)(rong)化極(ji)氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)護焊(han)(han)焊(han)(han)接奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼時(shi)的(de)熔(rong)(rong)滴(di)過渡(du)(du)類型(xing)有滴(di)狀過渡(du)(du)、短路過渡(du)(du)和(he)噴射過渡(du)(du)三(san)種。其中,滴(di)狀過渡(du)(du)時(shi),熔(rong)(rong)滴(di)直徑(jing)(jing)比焊(han)(han)絲直徑(jing)(jing)大,飛濺較(jiao)大,導致(zhi)焊(han)(han)接過程不穩定,在生產上極(ji)少使用(yong)(yong);短路過渡(du)(du)電(dian)弧間(jian)隙(xi)小(xiao),電(dian)弧電(dian)壓較(jiao)低,電(dian)弧功率比較(jiao)小(xiao),適用(yong)(yong)于薄板焊(han)(han)接;生產中應用(yong)(yong)最為廣泛的(de)是噴射過渡(du)(du),對于一定直徑(jing)(jing)焊(han)(han)絲和(he)保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti),當焊(han)(han)接電(dian)流增大到臨界電(dian)流值(zhi)時(shi)(見圖3-43)焊(han)(han)絲端頭熔(rong)(rong)化的(de)金屬被壓縮成筆尖狀,以細小(xiao)熔(rong)(rong)滴(di)從(cong)液柱(zhu)尖端高速軸向(xiang)射入熔(rong)(rong)池(chi),即噴射過渡(du)(du),如圖3-44所示(shi)。

一、熔(rong)化極惰性氣(qi)體保護焊(han)
熔(rong)化(hua)(hua)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)惰性(xing)氣(qi)(qi)體保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)惰性(xing)氣(qi)(qi)體通常(chang)采用(yong)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)。該焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝(yi)已開始在(zai)許多領(ling)域(yu)中得到(dao)使(shi)(shi)用(yong),其(qi)中經機械操作縱縫(feng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)應(ying)(ying)用(yong)最多。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)選(xuan)擇(ze)直流反極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)電(dian)源。以(yi)短路過(guo)渡和(he)(he)噴射(she)過(guo)渡的(de)熔(rong)滴形(xing)式進(jin)行操作,其(qi)坡口尺寸和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參數(shu)見表(biao)(biao)3-32和(he)(he)表(biao)(biao)3-33。在(zai)熔(rong)化(hua)(hua)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)基(ji)礎上加入(ru)脈沖(chong)電(dian)流即成(cheng)脈沖(chong)熔(rong)化(hua)(hua)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han),它不僅(jin)具有(you)熔(rong)化(hua)(hua)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)所(suo)有(you)的(de)特點(dian),同(tong)時(shi)能控制(zhi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)輸(shu)(shu)入(ru),控制(zhi)金屬熔(rong)池,使(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)正反面成(cheng)形(xing)良好,實現單面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)雙(shuang)(shuang)面成(cheng)形(xing)。表(biao)(biao)3-34為一(yi)組(zu)脈沖(chong)熔(rong)化(hua)(hua)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)單面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)雙(shuang)(shuang)面成(cheng)形(xing)對接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參數(shu)。表(biao)(biao)3-35為一(yi)組(zu)脈沖(chong)熔(rong)化(hua)(hua)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)角焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參數(shu)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)同(tong)樣厚度的(de)材料(liao)時(shi),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)輸(shu)(shu)入(ru)比(bi)非脈沖(chong)熔(rong)化(hua)(hua)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)小,相應(ying)(ying)地(di)減(jian)(jian)少(shao)了(le)熱(re)影響區,有(you)利于(yu)(yu)提高耐蝕性(xing);同(tong)時(shi)減(jian)(jian)少(shao)了(le)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)應(ying)(ying)力與(yu)變形(xing)。脈沖(chong)電(dian)流的(de)熱(re)循環對金屬熔(rong)池能起到(dao)攪拌作用(yong),有(you)利于(yu)(yu)細化(hua)(hua)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)結晶,降低產(chan)生(sheng)裂紋的(de)傾向。此外(wai),這種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法(fa)可以(yi)減(jian)(jian)輕勞動強度,提高生(sheng)產(chan)效率。



二、熔化極(ji)混合氣體保護焊
采用混合氣體保護作為(wei)保護氣體具(ju)有下(xia)列優點:
1. 可以提高熔滴過(guo)渡的穩定性;
2. 穩定陰極斑(ban)點(dian),提高電弧燃燒(shao)的穩定性;
3. 增大(da)電弧的熱功率(lv),改善焊(han)縫(feng)(feng)熔深和外觀成形(xing),使焊(han)縫(feng)(feng)能呈圓滑過渡,焊(han)縫(feng)(feng)的余(yu)高適中。
混合氣體是在氬氣的基礎上加體積分數為0.5%~1.0%的氧或加體積分數1%~5%的二氧化碳作為保護氣體。這時,焊接過程比較穩定,焊絲端部呈細熔滴過渡,焊縫成形有所改善。混合氣體的組成成分對焊絲的熔滴過渡形式和焊接特性的影響,見表3-36。在生產上應用比較廣泛的是在混合氣體保護下的脈沖焊接工藝。例如,Ar+O2混合氣體的脈沖焊,其焊接參數見表3-37;Ar+CO2混合氣體焊的焊接參數見表3-38。奧氏體型不銹鋼的熔化極氣體保護焊一般采用細焊絲,焊絲熔化速度很快,電弧熱量集中。為了保證焊縫外表和內在質量,用手工操作焊不太可能達到這一目的,廣泛應用的是機械操作的脈沖熔化極氣體保護焊。


焊(han)接電源(yuan)一般采(cai)用(yong)平特性(xing),為直流正接連接。采(cai)用(yong)脈(mo)沖焊(han)時,脈(mo)沖電源(yuan)為平特性(xing),維(wei)弧電源(yuan)用(yong)平特性(xing)或降特性(xing),仍為直流正極(ji)性(xing)。
脈沖熔(rong)化極氣體保護焊(han)(han)的焊(han)(han)接設備比較復(fu)雜,價格較高。需要調整的焊(han)(han)接參數(shu)較多,焊(han)(han)工需要進行專門培訓(xun)才能(neng)上崗操作。
三、藥芯焊(han)絲電弧(hu)焊(han)
藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)按結(jie)構分(fen)為(wei)有(you)(you)(you)縫焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)(有(you)(you)(you)多種(zhong)截(jie)面形式)和無(wu)縫焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)(可鍍銅)。藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)按填(tian)料(liao)來又分(fen)有(you)(you)(you)藥(yao)(yao)粉型(xing)(有(you)(you)(you)造渣(zha)劑(ji))和金(jin)(jin)屬粉劑(ji)型(xing)(無(wu)造渣(zha)劑(ji))。藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)電弧焊(han)(han)(han)(han)是(shi)依靠藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)在(zai)高(gao)溫時(shi)(shi),反應形成的(de)熔渣(zha)和氣(qi)體(ti)(ti)聯合(he)(he)自行保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)區進(jin)(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)方(fang)法,也有(you)(you)(you)加(jia)外(wai)(wai)加(jia)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)。它與普(pu)通熔化極(ji)氣(qi)體(ti)(ti)電弧焊(han)(han)(han)(han)一(yi)(yi)(yi)樣,是(shi)以熔化的(de)藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)作(zuo)(zuo)為(wei)一(yi)(yi)(yi)個(ge)電極(ji),母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬作(zuo)(zuo)為(wei)另一(yi)(yi)(yi)個(ge)電極(ji),在(zai)兩極(ji)間燃燒電弧進(jin)(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)奧氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼時(shi)(shi),通常(chang)外(wai)(wai)加(jia)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)氣(qi)體(ti)(ti)來保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)、熔池(chi)和母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬。與普(pu)通熔化極(ji)氣(qi)體(ti)(ti)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)主要區別在(zai)于不(bu)(bu)用實(shi)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)而用內部裝有(you)(you)(you)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)混合(he)(he)物(wu)的(de)藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)(shi),在(zai)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)氣(qi)體(ti)(ti)氣(qi)氛中,在(zai)電弧熱的(de)作(zuo)(zuo)用下,熔化狀態的(de)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)材(cai)(cai)料(liao)、焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)(si)金(jin)(jin)屬、母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬相互之間發生冶金(jin)(jin)作(zuo)(zuo)用,同時(shi)(shi)形成一(yi)(yi)(yi)層(ceng)較薄的(de)液態熔渣(zha)包覆熔滴(di)并覆蓋熔池(chi),對熔池(chi)金(jin)(jin)屬形成又一(yi)(yi)(yi)層(ceng)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)。實(shi)質上這種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)氣(qi)渣(zha)聯合(he)(he)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)的(de)方(fang)法,如圖3-45所示。

不銹鋼藥芯焊絲氣體保護焊焊接方法分藥芯焊絲電弧焊(FCAW)和氣體保護焊。氣體保護形式:有自保護、CO2氣體保護和混合氣體保護(75~85%Ar+CO2),施焊時采用直流反接電流;惰性氣體電弧焊(GTAW)氣體保護為100%Ar,施焊時采用直流正接電流。
藥芯焊(han)絲(si)氣(qi)體保護焊(han)綜合了焊(han)條電弧焊(han)和熔化極(ji)氣(qi)體保護焊(han)的優點。其特點如下:
1. 熔敷速度快
(熔(rong)敷速度是指單(dan)位時間熔(rong)敷到焊(han)(han)縫中(zhong)金屬(shu)量(liang)(liang))藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲與藥(yao)(yao)皮焊(han)(han)條(tiao)相比,可使用的電(dian)流(liu)大,電(dian)流(liu)密度更大,而且其填充系數(同一段焊(han)(han)絲中(zhong)藥(yao)(yao)粉重量(liang)(liang)與金屬(shu)重量(liang)(liang)的百分(fen)比即質量(liang)(liang)分(fen)數%)小于焊(han)(han)條(tiao)藥(yao)(yao)皮涂料系數(有藥(yao)(yao)皮的同一段焊(han)(han)條(tiao)上焊(han)(han)條(tiao)藥(yao)(yao)皮重量(liang)(liang)與焊(han)(han)芯(xin)重量(liang)(liang)的百分(fen)比即質量(liang)(liang)分(fen)數%),因此藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲的熔(rong)敷速度明顯大于藥(yao)(yao)皮焊(han)(han)條(tiao)。
2. 操(cao)作(zuo)系(xi)數
(指包(bao)括燃(ran)弧時(shi)間(jian)的實際焊接時(shi)間(jian)與總工(gong)時(shi)的時(shi)間(jian)之比)比較,藥芯焊絲與藥皮焊條(tiao)相比,由于省去了(le)更換焊條(tiao)的時(shi)間(jian),因此(ci)操作系(xi)數(shu)明(ming)顯提高;與實芯焊絲相比,由于需要清渣工(gong)作,所以操作系(xi)數(shu)略(lve)低于實芯焊絲。
3. 材料系(xi)數
(指材(cai)(cai)料(liao)在焊(han)(han)(han)件上實(shi)(shi)際熔敷金屬量與所用材(cai)(cai)料(liao)質量之比)比較,藥(yao)芯焊(han)(han)(han)絲(si)的(de)材(cai)(cai)料(liao)效(xiao)率(lv)約為(wei)78%~85%,實(shi)(shi)芯焊(han)(han)(han)絲(si)材(cai)(cai)料(liao)效(xiao)率(lv)高達90%,埋(mai)弧焊(han)(han)(han)的(de)材(cai)(cai)料(liao)效(xiao)率(lv)約為(wei)40%~55%,藥(yao)皮焊(han)(han)(han)條(tiao)大約65%~70%。
4. 減少填(tian)充金屬比較
由于藥芯焊絲熔深較大(da),而且焊絲易于深入坡(po)口(kou)底部,所以允許采用較大(da)的坡(po)口(kou)鈍邊和較小的坡(po)口(kou)角度,減少了填充到焊縫金屬的數量。
藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)與實(shi)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)相比,其優(you)越(yue)之(zhi)處主要表現在芯(xin)部(bu)焊(han)(han)藥(yao)的作用,由于藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)的芯(xin)部(bu)加有(you)穩弧劑(ji)、造渣劑(ji)和(he)合金(jin)劑(ji),從而使電弧燃燒穩定,熔(rong)滴過(guo)渡(du)平穩,克服了實(shi)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)在施焊(han)(han)過(guo)程中的飛濺大、表面成形差等缺陷;并能(neng)提高全(quan)位(wei)置焊(han)(han)接,有(you)適應(ying)性(xing)。另外(wai),由于藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)可通過(guo)金(jin)屬管坯和(he)藥(yao)芯(xin)兩(liang)種途徑(jing)過(guo)渡(du)合金(jin)元素(su),有(you)助于合金(jin)元素(su)的調整,使焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬力學(xue)性(xing)能(neng)特別(bie)是(shi)沖(chong)擊性(xing)能(neng)得(de)到(dao)提高,并且也使焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬耐蝕性(xing)得(de)到(dao)提高。
藥芯焊絲氣體保護焊焊接奧氏體型不銹鋼時,可采用機械化焊接,但通常使用廣泛的仍是手工操作焊接方法。焊接設備選用普通的CO2氣體保護設備即可。氣體可選擇用CO2氣體;也可用CO2+Ar混合氣體,但氬氣比例超過80%時,反而會使焊縫中形成氣孔。
藥(yao)(yao)芯焊(han)(han)(han)絲(si)斷面(mian)結構有不同形式,如圖2-1所示(shi)。“O”形斷面(mian)藥(yao)(yao)芯焊(han)(han)(han)絲(si)由(you)于焊(han)(han)(han)絲(si)內(nei)部(bu)的(de)焊(han)(han)(han)劑不導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian),電(dian)(dian)(dian)(dian)弧易(yi)沿鋼皮旋轉(zhuan):當直(zhi)徑(jing)較大(da)時(shi),電(dian)(dian)(dian)(dian)弧穩定(ding)性較差,飛濺增大(da),焊(han)(han)(han)縫成分可能出現不夠均勻(yun)的(de)現象。其(qi)直(zhi)徑(jing)2.4mm的(de)藥(yao)(yao)芯焊(han)(han)(han)絲(si)在(zai)生產上得到應用。折疊式焊(han)(han)(han)絲(si)因(yin)管(guan)坯在(zai)整個斷面(mian)上分布比較均勻(yun),藥(yao)(yao)芯焊(han)(han)(han)絲(si)內(nei)部(bu)亦(yi)能導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian),所以電(dian)(dian)(dian)(dian)弧燃(ran)燒穩定(ding),焊(han)(han)(han)絲(si)熔化均勻(yun),冶金(jin)反應充分,容易(yi)獲得優質的(de)焊(han)(han)(han)縫。直(zhi)徑(jing)大(da)于2.4mm時(shi),更顯出這些優勢。
藥芯焊絲氣體保護焊的焊接參數主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度和保護氣體流量等。當其他條件不變時,焊接電流與送絲速度成正比;焊接電流變化時,電弧電壓要相應的變化;采用純CO2氣體保護焊時,通常采用長弧法焊接,焊接電流調節范圍廣,可達200~700A,電弧電壓為25~35V。焊絲伸出長度太長會使電弧不穩定,飛濺過大;焊絲伸出長度過短,會造成過多的飛濺物堵塞噴嘴,使氣體保護不好,焊縫中易產生氣孔。通常焊絲伸出長度在19~38mm范圍內。平焊位置時焊槍前進方向與焊件之間的傾角為2°~15°;焊接角焊縫時為40°~50°。如果角度太大,會降低氣體保護效果。下面介紹一組用E308LT藥芯焊絲焊接奧氏體型不銹鋼的焊接參數,見表3-39。


