氣體保護(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(shi)體型不銹(xiu)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)目前研究(jiu)和應用情(qing)況看,提高焊(han)接熔敷率和焊(han)接速度有以下(xia)途徑:
1. 利用保護氣體的不同匹(pi)配使焊(han)絲熔化速度大幅提高(gao),從而提高(gao)焊(han)接熔敷率,如TIME焊(han)和LINFAST焊(han)等。
2. 采(cai)用復(fu)合多(duo)熱源提高(gao)焊(han)接效(xiao)率(lv),如多(duo)絲氣體(ti)保護焊(han)和激(ji)光復(fu)合焊(han)等。
3. 利用(yong)活性元素獨特作用(yong)提高(gao)電弧熔深(shen)能力,減(jian)少焊縫截面尺寸,提高(gao)焊接效率(lv),如A-TIG工藝(yi)和(he)A-LASERA 工藝(yi)等。
4. 采用焊接電源的特殊輸出波形提高焊接速度,如Lincoln公(gong)司(si)的RapidArc 焊接速度可達2.5m/min。
目前,國際上(shang)對高效(xiao)(xiao)MAG焊(han)的(de)定義為:按DVS-No.0909-1制定的(de)標準,即(ji)對于直徑1.2mm的(de)焊(han)絲,送絲速(su)度超過(guo)15m/min,或(huo)熔(rong)敷(fu)率大于8kg/h的(de)MAG焊(han)稱(cheng)為高效(xiao)(xiao)MAG焊(han)。
介紹(shao)幾種(zhong)高效氣體保護焊的(de)方法:
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(han)工藝(yi)(yi)與傳統MAG焊(han)工藝(yi)(yi)比(bi)較,具有明顯的優點:
1. 大幅度地提高了焊絲熔敷率。
2. 改(gai)善熔敷金(jin)屬和焊接接頭的質量;這是熔滴在良(liang)好(hao)保(bao)護氣(qi)體內(nei)進行短距離(li)、挺直性好(hao)的射(she)流過(guo)渡,所(suo)以熔敷金(jin)屬不(bu)受(shou)空氣(qi)侵害和其他污染。
3. 焊接(jie)工(gong)藝性能好,由于熔滴能進(jin)行短距離、挺(ting)直性好的射流過渡,故不受(shou)重力的影(ying)響可以進(jin)行全位(wei)置焊接(jie)。
4. 焊縫平滑美觀(guan),余(yu)高(gao)小(xiao),飛(fei)濺(jian)小(xiao)。
二、高(gao)效(xiao)MAG焊焊接材料
目前提高(gao)熔(rong)敷效(xiao)率的手段中,應用(yong)(yong)最(zui)為廣泛(fan)的是采(cai)用(yong)(yong)藥芯焊絲(si)代替實芯焊絲(si)進(jin)行焊接。采(cai)用(yong)(yong)金屬(shu)粉芯焊絲(si)比實芯焊絲(si)的熔(rong)敷效(xiao)率提高(gao)50%以上,調整保護氣體的成分可(ke)以大幅度地提高(gao)焊絲(si)的熔(rong)敷效(xiao)率。
這兩種焊絲(si)進行比較(jiao):
實芯焊(han)絲(si)適用的直徑為1.0~1.2mm,過細的焊(han)絲(si)不(bu)能(neng)適應高速送絲(si);而直徑大于1.2mm的焊(han)絲(si)即使在大電流下也不(bu)易產生穩定的旋轉(zhuan)電弧過渡。
藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲可以(yi)采用(yong)直(zhi)(zhi)徑(jing)為1.2~1.6mm,金屬(shu)粉芯(xin)和(he)造渣型藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲均可以(yi)用(yong)高(gao)焊(han)(han)接(jie)(jie)參數實現(xian)高(gao)效MAG焊(han)(han)。尤其是金屬(shu)藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲,由于(yu)金屬(shu)的填充率高(gao)達45%,所(suo)以(yi)采用(yong)直(zhi)(zhi)徑(jing)1.6mm的金屬(shu)粉芯(xin)焊(han)(han)絲,以(yi)電流380A電壓38V的焊(han)(han)接(jie)(jie)參數焊(han)(han)接(jie)(jie)時,其熔(rong)敷速率高(gao)達9.6kg/h。金屬(shu)粉芯(xin)焊(han)(han)絲熔(rong)滴過(guo)渡相似于(yu)實芯(xin)焊(han)(han)絲。藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲可以(yi)常(chang)規(gui)噴射過(guo)渡和(he)高(gao)速短路過(guo)渡形式進行焊(han)(han)接(jie)(jie),但不(bu)能產生(sheng)旋轉電弧過(guo)渡。
三、多絲熔(rong)化極(ji)氣體(ti)保護焊焊接(jie)技術
目前,多絲氣(qi)(qi)(qi)保護(hu)焊(han)(han)(han)接方(fang)法主(zhu)要有(you)Tandem焊(han)(han)(han)、雙絲(多絲)氣(qi)(qi)(qi)保護(hu)焊(han)(han)(han)、雙絲氣(qi)(qi)(qi)電焊(han)(han)(han)和三(san)絲氣(qi)(qi)(qi)保護(hu)焊(han)(han)(han)等(deng)方(fang)法。
1. Tandem焊(han)接技術
將兩(liang)根(gen)焊絲按(an)一定(ding)的(de)(de)角度在一個特別設計(ji)的(de)(de)焊槍里,兩(liang)根(gen)焊絲分別經互相絕(jue)緣的(de)(de)導電(dian)嘴由各自的(de)(de)電(dian)源供(gong)電(dian),所有的(de)(de)參數都(dou)可(ke)以彼此獨立,這樣可(ke)以靈(ling)活控(kong)制電(dian)弧。可(ke)以采用(yong)直流電(dian)流和(he)脈沖電(dian)流的(de)(de)電(dian)弧類型(xing)。
Tandem焊的工藝(yi)特(te)點:
a. 提高焊(han)接速(su)(su)度(du)(du)(du)2~3倍,兩(liang)根焊(han)絲(si)總(zong)電流大(da)幅度(du)(du)(du)地(di)增加,而且雙電弧之間互相加熱(re),產(chan)生(sheng)了強烈(lie)的(de)熱(re)效應,提高了焊(han)絲(si)熔(rong)(rong)化速(su)(su)度(du)(du)(du)和熔(rong)(rong)敷率;
b. 增加熔深,兩根焊(han)絲一前一后,熔池(chi)加長,面(mian)積(ji)增大,母(mu)材(cai)暴露(lu)在熔池(chi)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)時間比單(dan)絲焊(han)要長,母(mu)材(cai)得到(dao)充(chong)分的(de)(de)(de)熔化(hua),因而(er)不(bu)會出現咬邊和潤濕不(bu)良(liang)的(de)(de)(de)現象,在厚板焊(han)接的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia),顯(xian)著增加了熔深;
c. 提(ti)高了(le)焊縫(feng)的韌性;
d. 降(jiang)低了焊(han)縫氣(qi)孔(kong)敏感性,因為熔(rong)池(chi)面積增大,氣(qi)體的(de)析出時(shi)間(jian)變長,加(jia)(jia)上雙電(dian)弧的(de)作用(yong)增加(jia)(jia)了攪拌(ban)熔(rong)池(chi)的(de)頻率(lv),這樣就使得滲(shen)透到液(ye)態金屬中的(de)氣(qi)體在金屬冷卻之前浮出熔(rong)池(chi),顯著(zhu)減少(shao)焊(han)縫中的(de)氣(qi)孔(kong)現象;
e. 電弧穩(wen)定,熔(rong)滴過渡容易控制(zhi)
Tandem 雙絲氣體保(bao)護焊(han)是(shi)一(yi)(yi)種高(gao)效、高(gao)速(su)、適應性(xing)強和(he)節能的(de)焊(han)接方法。和(he)普(pu)通(tong)的(de)氣保(bao)護焊(han)相比(bi),其(qi)焊(han)接效率提高(gao)3~6倍,焊(han)接速(su)度提高(gao)2~3倍。該(gai)工藝(yi)可以焊(han)接碳鋼(gang)、低合金(jin)鋼(gang)、不銹鋼(gang)和(he)鋁(lv)等金(jin)屬材(cai)料,廣泛(fan)應用于造(zao)船、汽車、管(guan)道、壓力容(rong)器、機(ji)車車輛和(he)機(ji)械工程等行業。由于具有(you)很高(gao)的(de)焊(han)接速(su)度,所以這種焊(han)接一(yi)(yi)般(ban)要通(tong)過機(ji)器人(ren)或自動焊(han)實現。
2. 雙絲(si)(或多(duo)絲(si))氣體(ti)保護焊
主(zhu)要有雙絲(si)串聯MAG高(gao)速(su)焊接、雙絲(si)氣(qi)(qi)體保護焊加單(dan)熱填絲(si)的三絲(si)焊接和三絲(si)熔化極氣(qi)(qi)體保護焊接3種形式。

