氣(qi)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(ti)型不銹鋼(gang)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(jiu)和應用情況看,提高焊接熔敷率和焊接速度有以下途徑:


   1. 利(li)用保護氣體的(de)不同(tong)匹配使焊(han)絲熔化(hua)速度大(da)幅提高(gao),從而提高(gao)焊(han)接熔敷率,如TIME焊(han)和LINFAST焊(han)等(deng)。


   2. 采用復(fu)合多(duo)(duo)熱源(yuan)提(ti)高焊接(jie)效率,如(ru)多(duo)(duo)絲(si)氣體保(bao)護焊和激光復(fu)合焊等。


   3. 利用活性元素獨特作用提高電(dian)弧熔深能力,減少焊縫截面(mian)尺寸,提高焊接效率,如A-TIG工藝和(he)A-LASERA 工藝等。


   4. 采用焊接(jie)電源(yuan)的特殊輸出波形提高焊接(jie)速度,如Lincoln公司的RapidArc 焊接(jie)速度可達2.5m/min。


  目前,國際(ji)上對高效(xiao)MAG焊(han)(han)的(de)定(ding)義(yi)為:按DVS-No.0909-1制定(ding)的(de)標(biao)準,即對于直徑1.2mm的(de)焊(han)(han)絲,送絲速度(du)超過(guo)15m/min,或熔敷率大于8kg/h的(de)MAG焊(han)(han)稱為高效(xiao)MAG焊(han)(han)。



介(jie)紹幾種高效氣體保護焊的(de)方(fang)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(han)工(gong)藝與傳統MAG焊(han)工(gong)藝比較,具有明(ming)顯的優點(dian):


    1. 大幅度地提高了焊(han)絲熔敷率(lv)。


    2. 改善熔(rong)敷金(jin)屬(shu)和(he)焊接(jie)接(jie)頭的質量(liang);這是(shi)熔(rong)滴在良好保護氣體(ti)內進行短(duan)距離、挺直(zhi)性(xing)好的射流過渡,所以熔(rong)敷金(jin)屬(shu)不(bu)受空氣侵(qin)害和(he)其(qi)他污染。


    3. 焊接工藝性能(neng)好,由于熔滴(di)能(neng)進行短距離(li)、挺直(zhi)性好的射(she)流過渡,故不受重力(li)的影響可以進行全位置焊接。


    4. 焊縫(feng)平滑(hua)美觀,余高小,飛濺小。



二、高效MAG焊焊接材料


  目前提高熔(rong)敷(fu)效(xiao)率的(de)(de)(de)手段中,應用最為廣泛的(de)(de)(de)是采用藥芯(xin)(xin)焊(han)絲(si)代(dai)替實芯(xin)(xin)焊(han)絲(si)進行焊(han)接。采用金屬粉(fen)芯(xin)(xin)焊(han)絲(si)比實芯(xin)(xin)焊(han)絲(si)的(de)(de)(de)熔(rong)敷(fu)效(xiao)率提高50%以上,調整保護氣體的(de)(de)(de)成分可以大幅度地提高焊(han)絲(si)的(de)(de)(de)熔(rong)敷(fu)效(xiao)率。


  這兩種焊絲(si)進行比較:


   實芯(xin)焊絲(si)適用的(de)直徑為(wei)1.0~1.2mm,過細的(de)焊絲(si)不能適應(ying)高速送(song)絲(si);而(er)直徑大于1.2mm的(de)焊絲(si)即(ji)使(shi)在大電流下也不易產(chan)生穩定的(de)旋轉電弧(hu)過渡。


   藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si)可以(yi)采用(yong)(yong)直(zhi)徑為1.2~1.6mm,金屬粉(fen)芯(xin)和造渣型藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si)均可以(yi)用(yong)(yong)高焊(han)(han)接參數實現高效MAG焊(han)(han)。尤其是(shi)金屬藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si),由于金屬的填充(chong)率高達45%,所以(yi)采用(yong)(yong)直(zhi)徑1.6mm的金屬粉(fen)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si),以(yi)電(dian)(dian)流380A電(dian)(dian)壓38V的焊(han)(han)接參數焊(han)(han)接時,其熔敷速(su)率高達9.6kg/h。金屬粉(fen)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si)熔滴過(guo)渡(du)(du)相似于實芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si)。藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)(si)(si)(si)可以(yi)常規(gui)噴(pen)射過(guo)渡(du)(du)和高速(su)短路過(guo)渡(du)(du)形式進行(xing)焊(han)(han)接,但(dan)不能產生旋轉電(dian)(dian)弧過(guo)渡(du)(du)。



三(san)、多絲(si)熔化極氣體保護焊焊接技術


  目(mu)前,多(duo)絲(si)(si)氣(qi)保(bao)護焊(han)接方(fang)法主要有(you)Tandem焊(han)、雙(shuang)絲(si)(si)(多(duo)絲(si)(si))氣(qi)保(bao)護焊(han)、雙(shuang)絲(si)(si)氣(qi)電焊(han)和(he)三絲(si)(si)氣(qi)保(bao)護焊(han)等方(fang)法。


  1. Tandem焊接(jie)技術 


   將兩(liang)根焊絲按一(yi)定的(de)(de)角度(du)在一(yi)個特(te)別設(she)計的(de)(de)焊槍里,兩(liang)根焊絲分別經互相絕緣的(de)(de)導電(dian)(dian)嘴由各自的(de)(de)電(dian)(dian)源供電(dian)(dian),所有的(de)(de)參數都(dou)可以(yi)(yi)彼此獨立,這樣可以(yi)(yi)靈活(huo)控制電(dian)(dian)弧。可以(yi)(yi)采(cai)用(yong)直流電(dian)(dian)流和脈(mo)沖電(dian)(dian)流的(de)(de)電(dian)(dian)弧類型。


  Tandem焊的工(gong)藝特(te)點:


    a. 提(ti)高焊接速(su)度(du)2~3倍,兩根焊絲總電流(liu)大幅(fu)度(du)地(di)增(zeng)加,而(er)且雙電弧之(zhi)間互相加熱(re),產生了強烈的熱(re)效應,提(ti)高了焊絲熔(rong)化速(su)度(du)和熔(rong)敷(fu)率;


    b. 增加(jia)(jia)熔(rong)深,兩(liang)根焊(han)(han)絲一(yi)前一(yi)后,熔(rong)池(chi)加(jia)(jia)長(chang),面積增大,母(mu)材暴露在熔(rong)池(chi)下的(de)(de)時間比單絲焊(han)(han)要長(chang),母(mu)材得(de)到(dao)充(chong)分的(de)(de)熔(rong)化,因(yin)而(er)不(bu)會(hui)出現咬邊和(he)潤濕不(bu)良的(de)(de)現象,在厚板焊(han)(han)接的(de)(de)情況下,顯著增加(jia)(jia)了熔(rong)深;


    c. 提高了(le)焊縫的韌性;


    d. 降低了焊縫氣(qi)孔(kong)敏感性,因為熔池(chi)面積(ji)增(zeng)大,氣(qi)體(ti)的(de)析(xi)出時間變長(chang),加(jia)上(shang)雙電弧(hu)的(de)作用增(zeng)加(jia)了攪拌熔池(chi)的(de)頻率,這樣就使得滲透到液態金(jin)屬中的(de)氣(qi)體(ti)在金(jin)屬冷卻之前浮出熔池(chi),顯著減(jian)少焊縫中的(de)氣(qi)孔(kong)現象(xiang);


    e. 電弧(hu)穩(wen)定,熔滴過渡容易控(kong)制


   Tandem 雙(shuang)絲氣體(ti)保護焊(han)(han)(han)是一(yi)種高效(xiao)、高速(su)、適應性(xing)強和(he)(he)節能的焊(han)(han)(han)接方(fang)法(fa)。和(he)(he)普通的氣保護焊(han)(han)(han)相(xiang)比,其焊(han)(han)(han)接效(xiao)率提高3~6倍,焊(han)(han)(han)接速(su)度(du)提高2~3倍。該工(gong)藝可以焊(han)(han)(han)接碳鋼、低(di)合金(jin)鋼、不銹鋼和(he)(he)鋁等(deng)金(jin)屬材料,廣泛應用于造船、汽車、管道(dao)、壓(ya)力容器、機(ji)車車輛和(he)(he)機(ji)械(xie)工(gong)程等(deng)行業。由(you)于具有很高的焊(han)(han)(han)接速(su)度(du),所以這種焊(han)(han)(han)接一(yi)般要通過(guo)機(ji)器人(ren)或自(zi)動(dong)焊(han)(han)(han)實現(xian)。


 2. 雙絲(或(huo)多(duo)絲)氣體保護焊 


    主(zhu)要有雙絲(si)串聯MAG高速焊(han)接(jie)、雙絲(si)氣體保護焊(han)加(jia)單熱填絲(si)的(de)三絲(si)焊(han)接(jie)和(he)三絲(si)熔化極氣體保護焊(han)接(jie)3種(zhong)形式。