脈沖鎢極氬弧焊是在普通鎢極氬弧焊基礎上發展起來的一種新的焊接工藝,它通過控制電弧能量周期性脈沖變化來控制焊接熔池過程,也可以以鎢極為電極。其原理是以一個較小基值電流來維持一個電弧的電離通道,在此基礎上周期性加一個同極性高峰脈沖主電弧,以熔化金屬并控制熔滴過渡。脈沖焊接電源一般是由直流電源外加一晶閘管直流開關裝置組成,其脈沖電路原理見圖3-41所示。


41.jpg


  在焊接厚度小于1mm的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼箔片和金屬軟管管坯時,若采用均勻焊接電流施焊,所需要的焊接電流只是幾安培或十幾安培。雖然所選用的鎢絲電極直徑可以相應減小,但是電流密度仍然會變得太小,導致鎢絲局部的極斑飄移,造成電弧不穩;如果焊接電流調得大些,又會使被焊薄件過熱而燒穿。為了克服上述缺點且又要保證連續焊接,研制出一種新的焊接工藝-氣體保護脈沖電弧焊,它的優越性在于:


   1. 它可以精確(que)地控制待焊(han)(han)件(jian)的熱輸入(ru),克服了因熔敷金(jin)屬表面張力(li)不足以支(zhi)持熔池,而造成的焊(han)(han)縫下(xia)(xia)塌,從(cong)而提高了焊(han)(han)縫抗燒穿(chuan)的能力(li),特別適用(yong)于薄板(ban)(薄至(zhi)0.1mm)對接焊(han)(han)縫。它可以在(zai)不加墊板(ban)的情況(kuang)下(xia)(xia),實現單面焊(han)(han)雙面成形且焊(han)(han)接變形量小。


   2. 在保證焊透的前提下,可以調節熱輸入及焊縫在高溫停留時間,因而適合各種焊接性較差材料的焊接,可減小熱裂紋、淬硬和冷裂的傾向,對于奧氏體不銹(xiu)鋼還能提高焊接接頭耐蝕性。


   3. 它(ta)對焊(han)接工藝(yi)、焊(han)接參數的(de)波動(dong)不夠敏感,對各種焊(han)接位置有較強的(de)適應性,適用于全(quan)位置的(de)焊(han)接。


   4. 焊縫成形美觀,質量(liang)穩定,焊接接頭(tou)力(li)學性(xing)能均高于普通鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)焊。


   5. 可根(gen)據(ju)焊件的(de)厚(hou)薄來(lai)選擇(ze)是否填加焊絲,也可以用氦氣(qi)作為保護氣(qi)體。根(gen)據(ju)脈沖(chong)頻(pin)(pin)率不同,可分(fen)為低(di)頻(pin)(pin)、中(zhong)頻(pin)(pin)和高頻(pin)(pin)脈沖(chong)氬弧焊。


    a. 低頻脈沖鎢極氬弧焊


      低(di)頻(pin)(pin)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)焊(han)的(de)(de)(de)基本原(yuan)理是:焊(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)大小(直(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)或交流(liu)(liu)(liu)電(dian)的(de)(de)(de)有效量)呈(cheng)周(zhou)期性脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)變化,脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率以(yi)每秒(miao)接(jie)近(jin)于(yu)一次(ci)到幾次(ci),至多不(bu)超(chao)過十幾次(ci),以(yi)低(di)頻(pin)(pin)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)的(de)(de)(de)方法供給電(dian)流(liu)(liu)(liu)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)。低(di)頻(pin)(pin)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)焊(han)在(zai)生(sheng)產上使用(yong)較(jiao)多,例如用(yong)機械操作(zuo)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)氬(ya)弧(hu)焊(han)焊(han)接(jie)奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼薄板對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng)和導管對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)參(can)數(shu),見(jian)表3-28和表3-29(為不(bu)加填充焊(han)絲鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)氬(ya)弧(hu)焊(han))。焊(han)接(jie)時采用(yong)直(zhi)流(liu)(liu)(liu)正極(ji)(ji)(ji)性電(dian)源。



    b. 中(zhong)頻脈沖鎢極氬弧焊(han)工(gong)藝


      中頻脈沖鎢極氬弧焊(han)(han)(han)是在(zai)(zai)直流電(dian)上(shang)疊加200~500Hz中頻脈沖電(dian)流,可(ke)提高(gao)電(dian)弧挺度,在(zai)(zai)一定(ding)程度上(shang)增(zeng)加熔(rong)深(shen),并促使(shi)熔(rong)池(chi)金(jin)屬晶粒細化,可(ke)提高(gao)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬的韌性。這種(zhong)工(gong)藝(yi)用于航空(kong)、航天工(gong)程重要(yao)部件的 焊(han)(han)(han)接。


    c. 高頻脈(mo)沖鎢極氬弧焊工藝


      高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)與(yu)低(di)頻(pin)(pin)、中頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)不同(tong)(tong)之處,是(shi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)以每秒鐘幾千次甚至幾萬次的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)率變(bian)化著。這(zhe)(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)使(shi)(shi)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)磁收(shou)效(xiao)應(ying)(ying)比(bi)較(jiao)強(qiang)烈,使(shi)(shi)圓錐形電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)變(bian)成圓柱形電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu),電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)壓縮更為激(ji)烈,增強(qiang)了(le)(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)挺度(du)。不僅提高(gao)(gao)了(le)(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量密(mi)度(du)而且增強(qiang)了(le)(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透力,在(zai)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)電(dian)(dian)流(liu)下(xia)可達到更大的(de)(de)(de)(de)(de)熔深(shen)或在(zai)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)熔深(shen)下(xia)提高(gao)(gao)了(le)(le)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速度(du),同(tong)(tong)時(shi)(shi)(shi)使(shi)(shi)熔池能(neng)很(hen)好地(di)攪拌,改善(shan)了(le)(le)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)冶金(jin)性能(neng),特別適合(he)(he)鋁(lv)及鋁(lv)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)產生的(de)(de)(de)(de)(de)壓力還導(dao)致超聲振動(dong)(dong),它可以增強(qiang)熔化金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動(dong)(dong)性。這(zhe)(zhe)(zhe)些都有(you)(you)利于(yu)細化晶粒(li),減少焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)氣孔,還使(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成形美觀(guan)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)平均值(zhi)相等的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速度(du)可比(bi)普通(tong)鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)提高(gao)(gao)一(yi)倍,這(zhe)(zhe)(zhe)就必然縮短焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)在(zai)高(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)停留時(shi)(shi)(shi)間,對(dui)改善(shan)奧氏(shi)體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼耐蝕性是(shi)有(you)(you)益的(de)(de)(de)(de)(de)。但是(shi),這(zhe)(zhe)(zhe)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)在(zai)施焊(han)(han)(han)(han)過程中有(you)(you)刺耳(er)的(de)(de)(de)(de)(de)噪聲,對(dui)人體(ti)健康(kang)有(you)(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)影響。同(tong)(tong)時(shi)(shi)(shi),這(zhe)(zhe)(zhe)類弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)機電(dian)(dian)源造價昂貴,導(dao)致應(ying)(ying)用范(fan)圍小,在(zai)不銹(xiu)鋼高(gao)(gao)速焊(han)(han)(han)(han)管生產線上(shang)有(you)(you)時(shi)(shi)(shi)采用這(zhe)(zhe)(zhe)種工(gong)藝。


  有關(guan)脈沖鎢極氬(ya)弧焊機(ji)的型號很多(duo),表3-30列出了國內幾種型號及(ji)主要技術性能,可(ke)供選(xuan)用。



  為了(le)克服鎢極惰性氣體保護焊自(zi)身(shen)效率較(jiao)低的弱(ruo)點,擴大其(qi)應用范圍,發展了(le)許多新(xin)的工(gong)藝方法(fa),除(chu)了(le)上(shang)面介紹脈沖鎢極氬弧(hu)(hu)焊外(wai),還有(you)熱絲鎢極氬弧(hu)(hu)焊、雙(shuang)弧(hu)(hu)和多弧(hu)(hu)鎢極氬弧(hu)(hu)焊等。


  鎢極(ji)氬弧焊方法和(he)應用(yong)范圍,見(jian)表 3-31 。


表 31.jpg