熔化極氬弧焊焊接

2019-03-0909:37:28熔化極氬弧焊焊接已關(guān)閉評論

熔化極氬弧焊焊接規(guī)范的選擇原則是保證焊接過程穩(wěn)定、保護(hù)效果好、焊縫成形良好。主要的焊接參數(shù)有焊絲直徑、電弧電壓、焊接電流、焊接速度、噴嘴孔徑、焊絲伸出長度和氣體流量等。

一、工藝參數(shù)的選擇技巧

1.焊接電流與極性

由于短路過渡和粗滴過渡存在飛濺嚴(yán)重、電弧復(fù)燃困難及焊接質(zhì)量差等問題,生產(chǎn)中一般都不采用,而采用噴射過渡的形式。熔化極氬弧焊時,當(dāng)焊接電流增大到一定數(shù)值,熔滴的過渡形式會發(fā)生一個突變,即由原來的粗滴過渡轉(zhuǎn)化為噴射過渡,這個發(fā)生轉(zhuǎn)變的焊接電流值稱為“臨界電流”。不同直徑和不同成分的焊絲,具有不同的臨界電流值,見表3-2。

表3-2 不銹鋼焊絲的臨界電流值

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焊接電流增加時,熔滴尺寸減小,過渡頻率增加。因此焊接時,焊接電流不應(yīng)小于臨界電流值,以獲得噴射過渡的形式,但當(dāng)電流太大時,熔滴過渡會變成不穩(wěn)定的非軸向噴射過渡,同樣飛濺增加,因此不能無限制地增加電流值。同時必須注意,產(chǎn)生噴射過渡除了要有一定的電流密度外,還必須具有一定的電弧長度。如果電弧電壓很低,不論電流數(shù)值有多大,也不可能產(chǎn)生噴射過渡。

另外,直流反接時,只要焊接電流大于臨界電流值,就會出現(xiàn)噴射過渡,直流正接時卻很難出現(xiàn)噴射過渡,故生產(chǎn)上都采用直流反接。

2.電弧電壓

對應(yīng)于一定的臨界電流值,都有一個最低的電弧電壓值與之相匹配。電弧電壓低于這個值,即使電流比臨界電流大很多,也得不到穩(wěn)定的噴射過渡。

最低的電弧電壓值(電弧長度)根據(jù)焊絲直徑來選定,其關(guān)系式為:

L=Ad

式中L——弧長,mm;

d——焊絲直徑,mm;

A——系數(shù)(純氬氣,直流反接,焊接不銹鋼時取2~3)。

3.噴嘴直徑及氣體流量

熔化極氬弧焊對熔池的保護(hù)要求較高,如果保護(hù)不良,焊縫表面便起皺皮,特別是鋁鎂合金的焊接,如保護(hù)不好,則立即會在焊縫表面陰極破碎區(qū)外產(chǎn)生黑煙。氬氣流量過大或過小,都會影響其保護(hù)效果。氬氣流量過大時,還會引起熔池鋁液的翻騰,破壞焊縫的成形。所以熔化極氬弧焊的噴嘴直徑及氣體流量比鎢極氬弧焊來都要相應(yīng)地增大,通常噴嘴直徑為20mm左右,氬氣流量則在30~60L/min之間。

4.焊接速度

焊接速度與焊件厚度、焊接電流、電弧電壓等密切相關(guān)。焊接過程中,焊接速度不能太快,太快會造成焊縫熔合不良,但焊接速度也不能太慢,太慢容易燒穿或熔池太大。

5.焊槍傾角

全位置焊接時,焊槍傾角對焊接質(zhì)量影響較大。焊接厚板時要求熔深大,則傾角要大些,即焊槍近于垂直焊件。焊接薄板時則傾角要小。在焊接過程中,還需根據(jù)空間位置的變化,隨時調(diào)整傾角的大小。

6.噴嘴高度

噴嘴離熔池的高度應(yīng)保持在8~20mm之間。過低時,容易與熔池相碰,影響焊縫的成形;過高時,電弧長度增加,氬氣保護(hù)效果變壞。

二、熔化極脈沖氬弧焊

1.特點

在20世紀(jì)80年代,熔化極脈沖氬弧焊只有最熟練的焊工才能操作,因為操作人員必須精確地了解如何正確設(shè)定機(jī)器的送絲速度才能開展這種焊接。而如今,這一切都由協(xié)作控制完成了。當(dāng)操作員調(diào)節(jié)送絲速度時,其協(xié)作裝置就會自動調(diào)節(jié)波形和頻率。協(xié)作操控使這種焊機(jī)變得非常容易使用,即使是對新手來說也是,一個把手就可以控制所有的操作。另外,先進(jìn)的內(nèi)部電子元件使其對不同的焊接情況都有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

熔化極脈沖氬弧焊的峰值電流以及熔滴過渡是間歇而又可控的,有以下特點。

(1)具有較寬的電流調(diào)節(jié)范圍。普通的噴射過渡和短路過渡焊接,因受到熔滴過渡形式的限制,所采用的焊接電流范圍都是有限的。采用脈沖電流后,可以用較小的平均電流值而獲得噴射過渡。對于同一直徑的焊絲,通過改變脈沖頻率,能在高至幾百安培、低至幾十安培的電流范圍內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行焊接,并可以用較粗的焊絲來焊接薄板。

(2)有利于實現(xiàn)全位置焊接。由于采用較小的平均電流進(jìn)行焊接,因此,熔池體積較小,比較容易控制熔池,不易發(fā)生流淌現(xiàn)象。在峰值電流的作用下,熔滴的軸向性比較好,無論是仰焊還是垂直焊,都能迫使金屬熔滴沿電弧軸向向熔池過渡,焊縫成形好,飛濺損失小,有利于全位置焊接。

(3)可以有效地控制輸入熱量,改善接頭性能。焊接高強(qiáng)鋼以及某些鋁合金時,由于這些材料熱敏感性較大,因而對母材輸入的熱量有一定的限制。采用普通焊接方法,只能用小范圍進(jìn)行焊接,在焊接厚板時,容易產(chǎn)生未焊透及熔合不良等缺陷。采用脈沖氬弧焊,既可以使母材得到較大的熔深,又可以使總的平均電流較小,使焊縫金屬和熱影響區(qū)金屬過熱都比較小,從而使焊接接頭具有良好的韌性,減小了產(chǎn)生裂紋的傾向。

2.工藝與參數(shù)選擇

(1)熔滴過渡形式。脈沖熔化極氬弧焊有三種過渡形式,即一個脈沖過渡一滴、一個脈沖過渡多滴和多個脈沖過渡一滴。三種過渡方式中,一個脈沖過渡一滴的工藝性能最好,多個脈沖過渡一滴的工藝性能最差。然而,一個脈沖過渡一滴的工藝范圍很窄,焊接過程中難以保證。目前,主要采用一個脈沖過渡一滴和一個脈沖過渡多滴的混合方式,脈沖射流過渡僅產(chǎn)生在熔化極脈沖氬弧焊中,熔滴有節(jié)奏地向熔池中過渡,如圖3-20所示。其頻率與脈沖電流頻率一致。它是射流過渡的一個變種,可在較小的平均電流下實現(xiàn),表3-3列出了脈沖氬弧焊焊接不同材料時噴射過渡的最小電流值。

表3-3 脈沖氬弧焊時噴射過渡的最小電流值

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續(xù)表

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注:表中數(shù)值為總電流平均值。

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圖3-20 脈沖熔化極氬弧焊的常用熔滴過渡形式

1—焊件;2—氬氣;3—噴嘴;4—送絲滾輪;5—焊絲;6—電弧;7—焊縫;8—過渡熔滴;9—熔池

(2)基值電流?;惦娏鞯淖饔檬窃诿}沖電弧停歇期間,維持焊絲與焊接熔池之間的導(dǎo)電狀態(tài),保證脈沖電弧再次燃燒穩(wěn)定,同時預(yù)熱焊絲和母材,使焊絲端部有一定的熔化量,為脈沖電弧期間的熔滴過渡作準(zhǔn)備。基值電流不宜取得過大,否則,脈沖焊接的特點就不明顯,甚至在脈沖停歇期間也會產(chǎn)生熔滴過渡,使熔滴過渡失去可控性。同時,基值電流也不能過小,基值電流過小時電弧會不穩(wěn)定。

(3)脈沖電流。脈沖電流是決定脈沖能量的一個重要因素。脈沖電流影響熔滴過渡形式,同時也影響焊縫的熔深。在平均電流和送絲速度不變的情況下,脈沖電流增大,熔深增加,反之,則減小。因此,可根據(jù)焊接工藝的需要,通過調(diào)節(jié)脈沖電流的幅值來調(diào)節(jié)熔深的大小。

(4)脈沖頻率及脈寬比。脈沖頻率的大小,主要根據(jù)焊接電流來確定。如果焊接電流較大,需要選擇較高的脈沖頻率;焊接電流較小,脈沖頻率選擇得要低一些。但是,脈沖頻率的調(diào)節(jié)范圍有一定的限制。脈沖頻率過高,將失去脈沖焊接的特點;脈沖頻率過低,焊接過程不穩(wěn)定,由于脈沖時間間隔過長,還會產(chǎn)生焊縫兩側(cè)熔合不良等缺陷。

脈寬比是脈沖時間與脈沖間歇時間的比值,當(dāng)脈寬比較大時,脈沖焊接特點不顯著,一般不超過50%。脈沖焊接時,與普通的熔化極氣體保護(hù)焊一樣,送絲速度決定了焊接電流的數(shù)值。為了保持一定的弧長,必須使送絲速度等于焊絲熔化速度。因此,對應(yīng)于一定的平均電流,要選擇相應(yīng)的焊絲送進(jìn)速度。如果送絲速度過快,會使電弧長度縮短,造成焊絲與工件發(fā)生短路,并使飛濺增加;如果送絲速度過慢,會使電弧拉長,而發(fā)生斷弧現(xiàn)象。

在實際應(yīng)用中,選擇脈沖參數(shù)一般是先根據(jù)被焊材料的性質(zhì)和厚度,選用合適的焊絲直徑和脈沖頻率,然后根據(jù)焊絲直徑確定脈沖電流和基值電流,并通過反復(fù)試焊調(diào)節(jié)各參數(shù),直至熔滴成為可控噴射過渡、電弧燃燒穩(wěn)定、焊縫成形優(yōu)良為止。表3-4為不銹鋼熔化極脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)。

表3-4 不銹鋼熔化極脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)

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續(xù)表

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