氣體保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(xiu)鋼(gang)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。
從目前研究(jiu)和(he)應用情(qing)況(kuang)看,提高焊接熔敷率和(he)焊接速度有以下途徑:
1. 利用(yong)保護氣體的不同匹配(pei)使焊(han)絲熔化速度(du)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. 采用復合(he)多熱(re)源(yuan)提高焊(han)接效率,如多絲氣體保(bao)護焊(han)和激光(guang)復合(he)焊(han)等。
3. 利用活性(xing)元(yuan)素獨特作(zuo)用提高電(dian)弧熔深能力,減(jian)少焊縫截面尺寸,提高焊接效率,如A-TIG工(gong)藝(yi)和A-LASERA 工(gong)藝(yi)等。
4. 采用焊(han)接(jie)電(dian)源的特殊輸(shu)出波形提(ti)高(gao)焊(han)接(jie)速度,如Lincoln公司的RapidArc 焊(han)接(jie)速度可達(da)2.5m/min。
目前(qian),國際(ji)上對(dui)高(gao)效MAG焊(han)(han)的(de)定義為(wei):按DVS-No.0909-1制定的(de)標準,即對(dui)于(yu)直(zhi)徑1.2mm的(de)焊(han)(han)絲(si)(si),送絲(si)(si)速(su)度超(chao)過(guo)15m/min,或熔敷(fu)率大于(yu)8kg/h的(de)MAG焊(han)(han)稱為(wei)高(gao)效MAG焊(han)(han)。
介紹(shao)幾(ji)種高效氣體保(bao)護(hu)焊的方法:
一、TIME 焊接技(ji)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(yu)傳統MAG焊(han)工(gong)藝比(bi)較,具有(you)明顯的(de)優點:
1. 大幅度地(di)提高(gao)了焊絲熔敷率(lv)。
2. 改(gai)善熔敷(fu)金屬和焊(han)接接頭的質(zhi)量;這是熔滴在良好保護氣體(ti)內進行短距離(li)、挺直性好的射流過(guo)渡,所以熔敷(fu)金屬不(bu)受空氣侵害和其他(ta)污染。
3. 焊接工(gong)藝性(xing)能好(hao),由于熔滴能進(jin)(jin)行(xing)短(duan)距離(li)、挺直(zhi)性(xing)好(hao)的(de)射流過渡,故不受重力的(de)影響可以進(jin)(jin)行(xing)全(quan)位置焊接。
4. 焊縫平滑(hua)美觀,余(yu)高小,飛(fei)濺小。
二、高效MAG焊焊接材(cai)料
目前提(ti)高(gao)熔(rong)敷效率的(de)(de)(de)手段中,應用(yong)最為廣泛的(de)(de)(de)是采用(yong)藥(yao)芯焊(han)絲(si)(si)代替實芯焊(han)絲(si)(si)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。采用(yong)金(jin)屬粉芯焊(han)絲(si)(si)比實芯焊(han)絲(si)(si)的(de)(de)(de)熔(rong)敷效率提(ti)高(gao)50%以上,調整保護(hu)氣體的(de)(de)(de)成分(fen)可以大幅度地提(ti)高(gao)焊(han)絲(si)(si)的(de)(de)(de)熔(rong)敷效率。
這兩種焊絲進行比較:
實(shi)芯焊絲(si)適(shi)用的(de)(de)直(zhi)徑(jing)為1.0~1.2mm,過細的(de)(de)焊絲(si)不(bu)(bu)能適(shi)應高速送絲(si);而直(zhi)徑(jing)大于1.2mm的(de)(de)焊絲(si)即使在(zai)大電流下也不(bu)(bu)易(yi)產生(sheng)穩定(ding)的(de)(de)旋(xuan)轉電弧過渡。
藥芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲可(ke)以采用直徑為1.2~1.6mm,金屬(shu)粉芯(xin)和造渣型藥芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲均可(ke)以用高(gao)焊(han)(han)(han)(han)(han)接參數實(shi)(shi)現高(gao)效MAG焊(han)(han)(han)(han)(han)。尤其是金屬(shu)藥芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲,由于金屬(shu)的填充(chong)率高(gao)達(da)45%,所以采用直徑1.6mm的金屬(shu)粉芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲,以電流380A電壓38V的焊(han)(han)(han)(han)(han)接參數焊(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi),其熔敷速率高(gao)達(da)9.6kg/h。金屬(shu)粉芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲熔滴過渡(du)(du)相似于實(shi)(shi)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲。藥芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲可(ke)以常規噴射過渡(du)(du)和高(gao)速短路過渡(du)(du)形式進行焊(han)(han)(han)(han)(han)接,但不能產生旋(xuan)轉電弧過渡(du)(du)。
三、多(duo)絲熔(rong)化(hua)極(ji)氣體(ti)保護焊(han)焊(han)接(jie)技術
目前,多絲氣保(bao)護(hu)(hu)焊(han)接方法主(zhu)要(yao)有Tandem焊(han)、雙絲(多絲)氣保(bao)護(hu)(hu)焊(han)、雙絲氣電焊(han)和三絲氣保(bao)護(hu)(hu)焊(han)等方法。
1. Tandem焊接技術
將兩根焊(han)絲(si)(si)按一定的(de)(de)(de)角度在一個(ge)特(te)別設計的(de)(de)(de)焊(han)槍里,兩根焊(han)絲(si)(si)分(fen)別經(jing)互相(xiang)絕緣的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)嘴由各(ge)自的(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)供電(dian),所有(you)的(de)(de)(de)參數都可(ke)以彼此獨立,這樣可(ke)以靈活控制電(dian)弧。可(ke)以采用(yong)直流電(dian)流和脈(mo)沖(chong)電(dian)流的(de)(de)(de)電(dian)弧類型。
Tandem焊的工藝特點:
a. 提高(gao)焊(han)接(jie)速度2~3倍,兩根焊(han)絲(si)總電流大(da)幅(fu)度地增加(jia),而且雙電弧之間(jian)互相(xiang)加(jia)熱,產生了強烈(lie)的熱效應,提高(gao)了焊(han)絲(si)熔化(hua)速度和熔敷率;
b. 增加(jia)熔(rong)(rong)深(shen),兩根焊(han)(han)絲(si)一(yi)前一(yi)后,熔(rong)(rong)池加(jia)長,面(mian)積增大,母(mu)材暴露(lu)在(zai)熔(rong)(rong)池下的時間比單絲(si)焊(han)(han)要(yao)長,母(mu)材得到充分的熔(rong)(rong)化,因而不會出現(xian)咬(yao)邊和(he)潤(run)濕不良(liang)的現(xian)象,在(zai)厚板焊(han)(han)接的情(qing)況(kuang)下,顯著增加(jia)了熔(rong)(rong)深(shen);
c. 提(ti)高了焊縫的韌性;
d. 降低了(le)焊(han)縫氣(qi)孔(kong)敏(min)感性,因為熔池面積增(zeng)大,氣(qi)體的(de)析出時(shi)間變長,加(jia)上雙(shuang)電弧的(de)作用增(zeng)加(jia)了(le)攪拌熔池的(de)頻(pin)率(lv),這(zhe)樣就(jiu)使得滲透到液態金(jin)屬中(zhong)的(de)氣(qi)體在(zai)金(jin)屬冷(leng)卻之前(qian)浮出熔池,顯著減少焊(han)縫中(zhong)的(de)氣(qi)孔(kong)現象;
e. 電弧穩(wen)定,熔滴過渡容易控(kong)制
Tandem 雙絲氣(qi)(qi)體保護(hu)焊(han)(han)是(shi)一(yi)種高效、高速(su)、適應性(xing)強和節(jie)能的(de)焊(han)(han)接方法。和普通的(de)氣(qi)(qi)保護(hu)焊(han)(han)相(xiang)比,其焊(han)(han)接效率提高3~6倍,焊(han)(han)接速(su)度提高2~3倍。該工藝(yi)可以(yi)焊(han)(han)接碳鋼(gang)、低合金鋼(gang)、不銹鋼(gang)和鋁(lv)等(deng)(deng)金屬材料,廣泛應用于(yu)造船(chuan)、汽車(che)(che)、管道、壓(ya)力容器(qi)、機(ji)(ji)車(che)(che)車(che)(che)輛和機(ji)(ji)械工程等(deng)(deng)行業。由于(yu)具有很高的(de)焊(han)(han)接速(su)度,所以(yi)這種焊(han)(han)接一(yi)般要(yao)通過機(ji)(ji)器(qi)人或自動焊(han)(han)實現。
2. 雙絲(si)(或多絲(si))氣(qi)體保護焊
主要有(you)雙絲串聯MAG高速焊(han)(han)接、雙絲氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)(han)加單熱(re)填絲的三絲焊(han)(han)接和三絲熔化極氣體(ti)保(bao)護(hu)(hu)焊(han)(han)接3種形式。