氣(qi)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(bu)銹鋼以氬氣保護焊為主,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(qian)研究和(he)應(ying)用(yong)情況看,提高(gao)焊接熔敷(fu)率(lv)和(he)焊接速度(du)有(you)以下途徑:


   1. 利(li)用保(bao)護氣體的不同匹配使焊(han)絲熔化速(su)度大幅提高,從而提高焊(han)接熔敷率(lv),如TIME焊(han)和LINFAST焊(han)等(deng)。


   2. 采用復(fu)合多(duo)(duo)熱(re)源提高焊(han)接效(xiao)率,如多(duo)(duo)絲氣(qi)體保(bao)護焊(han)和激光復(fu)合焊(han)等(deng)。


   3. 利用活性元素獨特(te)作用提(ti)高電弧熔深能(neng)力,減少(shao)焊縫截面尺寸,提(ti)高焊接(jie)效(xiao)率,如A-TIG工(gong)藝(yi)和(he)A-LASERA 工(gong)藝(yi)等。


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


  目前,國際上(shang)對高(gao)效MAG焊(han)的(de)定義為:按DVS-No.0909-1制(zhi)定的(de)標準,即對于直徑1.2mm的(de)焊(han)絲(si),送絲(si)速度超過15m/min,或(huo)熔敷率(lv)大于8kg/h的(de)MAG焊(han)稱為高(gao)效MAG焊(han)。



介紹幾(ji)種高效氣體保護焊的方法:


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(jiao),具有明顯的優(you)點:


    1. 大幅(fu)度地提高了焊(han)絲熔敷(fu)率。


    2. 改善熔敷(fu)(fu)金屬(shu)和(he)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)質量;這是熔滴在良(liang)好(hao)保(bao)護(hu)氣(qi)體內進行短距離、挺直性好(hao)的(de)射(she)流過渡,所以(yi)熔敷(fu)(fu)金屬(shu)不受空氣(qi)侵害和(he)其他污染。


    3. 焊接(jie)工(gong)藝性(xing)(xing)能好(hao),由于熔滴能進行短(duan)距離、挺直(zhi)性(xing)(xing)好(hao)的射(she)流過渡(du),故不(bu)受重力(li)的影響可(ke)以進行全(quan)位置焊接(jie)。


    4. 焊(han)縫平(ping)滑美觀,余高(gao)小(xiao),飛(fei)濺(jian)小(xiao)。



二(er)、高效MAG焊焊接材(cai)料


  目(mu)前提(ti)(ti)高熔(rong)敷(fu)(fu)效(xiao)率的(de)手段中,應用最(zui)為廣泛的(de)是采(cai)用藥(yao)芯(xin)(xin)(xin)焊(han)絲代替實芯(xin)(xin)(xin)焊(han)絲進行(xing)焊(han)接。采(cai)用金屬粉芯(xin)(xin)(xin)焊(han)絲比實芯(xin)(xin)(xin)焊(han)絲的(de)熔(rong)敷(fu)(fu)效(xiao)率提(ti)(ti)高50%以(yi)上(shang),調整保(bao)護氣體的(de)成分可以(yi)大幅度地提(ti)(ti)高焊(han)絲的(de)熔(rong)敷(fu)(fu)效(xiao)率。


  這兩種焊絲進(jin)行比較:


   實(shi)芯焊絲(si)適用(yong)的直徑(jing)為1.0~1.2mm,過細的焊絲(si)不能(neng)適應高速(su)送絲(si);而直徑(jing)大(da)于1.2mm的焊絲(si)即使在(zai)大(da)電(dian)流下也不易產(chan)生穩(wen)定的旋轉電(dian)弧過渡。


   藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)可以采(cai)(cai)用(yong)(yong)直徑為(wei)1.2~1.6mm,金(jin)屬(shu)粉(fen)芯(xin)(xin)和造渣型藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)均(jun)可以用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)焊(han)(han)(han)接(jie)參數(shu)實(shi)現(xian)高(gao)(gao)(gao)效MAG焊(han)(han)(han)。尤其是金(jin)屬(shu)藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si),由于(yu)金(jin)屬(shu)的(de)填(tian)充率高(gao)(gao)(gao)達45%,所以采(cai)(cai)用(yong)(yong)直徑1.6mm的(de)金(jin)屬(shu)粉(fen)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si),以電流380A電壓(ya)38V的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)參數(shu)焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi),其熔敷速率高(gao)(gao)(gao)達9.6kg/h。金(jin)屬(shu)粉(fen)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)熔滴(di)過(guo)渡(du)(du)相似于(yu)實(shi)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)。藥(yao)(yao)芯(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)可以常規噴射過(guo)渡(du)(du)和高(gao)(gao)(gao)速短路過(guo)渡(du)(du)形式(shi)進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie),但不能產(chan)生(sheng)旋轉電弧過(guo)渡(du)(du)。



三、多(duo)絲(si)熔化極氣體保護焊焊接技術


  目前,多絲(si)氣(qi)(qi)保(bao)護(hu)焊接方(fang)法主要有Tandem焊、雙(shuang)絲(si)(多絲(si))氣(qi)(qi)保(bao)護(hu)焊、雙(shuang)絲(si)氣(qi)(qi)電焊和三絲(si)氣(qi)(qi)保(bao)護(hu)焊等方(fang)法。


  1. Tandem焊接技術 


   將(jiang)兩(liang)(liang)根(gen)焊絲按一定的(de)角度(du)在一個特別設計(ji)的(de)焊槍里(li),兩(liang)(liang)根(gen)焊絲分別經互相絕緣的(de)導電(dian)(dian)(dian)(dian)嘴(zui)由各(ge)自的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源供電(dian)(dian)(dian)(dian),所有(you)的(de)參數都可(ke)以(yi)(yi)彼(bi)此獨(du)立(li),這樣可(ke)以(yi)(yi)靈活(huo)控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧。可(ke)以(yi)(yi)采用直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)和脈沖電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧類型。


  Tandem焊的工(gong)藝特點(dian):


    a. 提(ti)高(gao)焊(han)接(jie)速度2~3倍,兩根焊(han)絲總電(dian)流大幅(fu)度地(di)增加,而且雙電(dian)弧之間互相(xiang)加熱(re),產(chan)生了強烈的熱(re)效應,提(ti)高(gao)了焊(han)絲熔(rong)化速度和熔(rong)敷率(lv);


    b. 增(zeng)加熔(rong)深,兩根(gen)焊絲(si)一前一后,熔(rong)池加長(chang),面積增(zeng)大,母材(cai)暴露在(zai)(zai)熔(rong)池下的(de)(de)(de)時間(jian)比單絲(si)焊要長(chang),母材(cai)得到(dao)充分的(de)(de)(de)熔(rong)化,因(yin)而(er)不(bu)會出現(xian)咬(yao)邊和(he)潤濕不(bu)良的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang),在(zai)(zai)厚(hou)板焊接的(de)(de)(de)情(qing)況下,顯著增(zeng)加了(le)熔(rong)深;


    c. 提高了(le)焊縫的韌性(xing);


    d. 降低了焊縫氣(qi)孔敏感性,因為熔池面積(ji)增(zeng)(zeng)大,氣(qi)體的(de)析(xi)出時(shi)間(jian)變長,加上雙電弧的(de)作用增(zeng)(zeng)加了攪拌(ban)熔池的(de)頻率,這(zhe)樣就使得(de)滲透(tou)到液(ye)態金屬(shu)中的(de)氣(qi)體在金屬(shu)冷卻之(zhi)前浮出熔池,顯(xian)著減少(shao)焊縫中的(de)氣(qi)孔現象;


    e. 電弧穩定(ding),熔滴過渡容(rong)易控制


   Tandem 雙絲氣(qi)體保護焊(han)(han)是一種(zhong)高(gao)效(xiao)、高(gao)速(su)(su)、適應性強和節能的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法(fa)。和普通的(de)氣(qi)保護焊(han)(han)相比,其焊(han)(han)接(jie)(jie)效(xiao)率提高(gao)3~6倍,焊(han)(han)接(jie)(jie)速(su)(su)度提高(gao)2~3倍。該工(gong)藝可以焊(han)(han)接(jie)(jie)碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和鋁(lv)等金屬材料,廣(guang)泛應用于造(zao)船(chuan)、汽(qi)車(che)、管道、壓力容器(qi)、機車(che)車(che)輛和機械(xie)工(gong)程等行業。由于具有(you)很高(gao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)速(su)(su)度,所以這種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)一般要通過機器(qi)人(ren)或(huo)自動焊(han)(han)實現(xian)。


 2. 雙絲(或多絲)氣體保護焊(han) 


    主要有雙絲(si)(si)(si)串(chuan)聯MAG高速(su)焊(han)(han)接(jie)、雙絲(si)(si)(si)氣體保護焊(han)(han)加單熱填絲(si)(si)(si)的(de)三絲(si)(si)(si)焊(han)(han)接(jie)和(he)三絲(si)(si)(si)熔(rong)化極氣體保護焊(han)(han)接(jie)3種(zhong)形式。