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。通常焊接奧氏體型不銹(xiu)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。


 從目前研(yan)究(jiu)和應用情(qing)況看,提高焊(han)接(jie)熔(rong)敷(fu)率和焊(han)接(jie)速(su)度有以下途徑:


   1. 利用(yong)保護(hu)氣體的不(bu)同匹配使焊(han)絲(si)熔化速度(du)大幅提(ti)高,從而(er)提(ti)高焊(han)接熔敷率,如TIME焊(han)和LINFAST焊(han)等(deng)。


   2. 采用復(fu)(fu)合多熱源提高(gao)焊(han)接效(xiao)率,如(ru)多絲氣(qi)體保護焊(han)和激光復(fu)(fu)合焊(han)等。


   3. 利用活(huo)性元素獨特作(zuo)用提高電(dian)弧熔(rong)深能力,減少(shao)焊(han)縫(feng)截面尺寸,提高焊(han)接效率,如A-TIG工藝(yi)(yi)和A-LASERA 工藝(yi)(yi)等。


   4. 采用焊接電源的(de)特(te)殊(shu)輸出波形提(ti)高焊接速(su)度,如Lincoln公司的(de)RapidArc 焊接速(su)度可達2.5m/min。


  目前,國際上對高效MAG焊(han)的(de)定義(yi)為(wei):按DVS-No.0909-1制定的(de)標準,即對于直徑1.2mm的(de)焊(han)絲,送(song)絲速度超過15m/min,或熔敷率大(da)于8kg/h的(de)MAG焊(han)稱為(wei)高效MAG焊(han)。



介紹幾種高效(xiao)氣體(ti)保(bao)護(hu)焊的方法:


一、TIME 焊接(jie)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焊工(gong)(gong)藝(yi)與傳統MAG焊工(gong)(gong)藝(yi)比較,具有明顯的優點:


    1. 大幅度地提高了焊(han)絲熔(rong)敷率(lv)。


    2. 改善(shan)熔敷金屬和(he)(he)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)質(zhi)量;這(zhe)是熔滴在(zai)良(liang)好(hao)保護氣(qi)體(ti)內(nei)進行短距離、挺直(zhi)性好(hao)的(de)射流過渡,所以熔敷金屬不(bu)受空氣(qi)侵害和(he)(he)其他(ta)污染。


    3. 焊接工藝性能好,由于熔(rong)滴能進行短距離、挺直性好的射流過渡,故不受重力(li)的影響可以進行全位置焊接。


    4. 焊(han)縫平滑美觀,余高小,飛濺小。



二、高效MAG焊焊接(jie)材料


  目(mu)前(qian)提高熔(rong)敷效率(lv)的(de)(de)(de)手段中,應用最為廣(guang)泛的(de)(de)(de)是(shi)采(cai)用藥芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)代替實芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)進行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。采(cai)用金(jin)屬粉(fen)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)比(bi)實芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)(de)(de)熔(rong)敷效率(lv)提高50%以上,調整(zheng)保護(hu)氣體的(de)(de)(de)成分可以大幅度地提高焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)(de)(de)熔(rong)敷效率(lv)。


  這兩種焊絲(si)進行比(bi)較:


   實芯(xin)焊(han)(han)絲(si)適(shi)用的直(zhi)(zhi)徑為1.0~1.2mm,過細的焊(han)(han)絲(si)不能(neng)適(shi)應高速送絲(si);而直(zhi)(zhi)徑大(da)于1.2mm的焊(han)(han)絲(si)即使在(zai)大(da)電流下也不易(yi)產生穩定的旋(xuan)轉電弧過渡(du)。


   藥芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲可以(yi)(yi)采用直徑(jing)為1.2~1.6mm,金屬(shu)(shu)粉(fen)芯(xin)(xin)(xin)(xin)和造渣型藥芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲均可以(yi)(yi)用高(gao)焊(han)(han)(han)接參(can)數(shu)實現(xian)高(gao)效MAG焊(han)(han)(han)。尤其是金屬(shu)(shu)藥芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲,由(you)于(yu)金屬(shu)(shu)的填(tian)充率(lv)高(gao)達45%,所以(yi)(yi)采用直徑(jing)1.6mm的金屬(shu)(shu)粉(fen)芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲,以(yi)(yi)電(dian)(dian)流380A電(dian)(dian)壓38V的焊(han)(han)(han)接參(can)數(shu)焊(han)(han)(han)接時,其熔敷速(su)率(lv)高(gao)達9.6kg/h。金屬(shu)(shu)粉(fen)芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲熔滴過(guo)渡(du)相似于(yu)實芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲。藥芯(xin)(xin)(xin)(xin)焊(han)(han)(han)絲可以(yi)(yi)常規噴射(she)過(guo)渡(du)和高(gao)速(su)短(duan)路(lu)過(guo)渡(du)形式進行焊(han)(han)(han)接,但不能產生旋轉電(dian)(dian)弧過(guo)渡(du)。



三、多絲(si)熔化極氣體保護(hu)焊焊接技(ji)術(shu)


  目前(qian),多(duo)絲(si)(si)氣保護焊接方法主要(yao)有Tandem焊、雙絲(si)(si)(多(duo)絲(si)(si))氣保護焊、雙絲(si)(si)氣電(dian)焊和三(san)絲(si)(si)氣保護焊等方法。


  1. Tandem焊接技術 


   將兩根焊(han)絲按一(yi)定的角度在一(yi)個特別(bie)設計(ji)的焊(han)槍(qiang)里,兩根焊(han)絲分別(bie)經互相(xiang)絕緣的導電(dian)嘴由(you)各(ge)自的電(dian)源供(gong)電(dian),所(suo)有(you)的參數(shu)都可以(yi)彼此獨立,這(zhe)樣可以(yi)靈活(huo)控(kong)制(zhi)電(dian)弧(hu)。可以(yi)采用直流電(dian)流和脈(mo)沖電(dian)流的電(dian)弧(hu)類型。


  Tandem焊(han)的工(gong)藝(yi)特點(dian):


    a. 提高焊(han)(han)接速(su)度2~3倍,兩(liang)根焊(han)(han)絲(si)總電流大(da)幅度地增加,而且雙電弧之(zhi)間互相加熱,產生了強烈(lie)的熱效應,提高了焊(han)(han)絲(si)熔(rong)化速(su)度和(he)熔(rong)敷(fu)率;


    b. 增加熔(rong)(rong)(rong)深(shen),兩根焊(han)絲一前(qian)一后(hou),熔(rong)(rong)(rong)池(chi)加長,面(mian)積(ji)增大,母(mu)材暴露(lu)在(zai)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)下(xia)的(de)時(shi)間比單絲焊(han)要(yao)長,母(mu)材得到充(chong)分的(de)熔(rong)(rong)(rong)化,因而(er)不(bu)會出現(xian)咬邊和(he)潤(run)濕不(bu)良的(de)現(xian)象,在(zai)厚板焊(han)接的(de)情況下(xia),顯(xian)著增加了(le)熔(rong)(rong)(rong)深(shen);


    c. 提高了焊縫的韌性;


    d. 降低了(le)焊(han)縫氣孔(kong)(kong)敏感性,因為熔(rong)(rong)池面積增大,氣體的(de)析出時(shi)間變(bian)長,加上雙電(dian)弧的(de)作用增加了(le)攪(jiao)拌(ban)熔(rong)(rong)池的(de)頻率,這(zhe)樣就使得(de)滲透(tou)到(dao)液態(tai)金(jin)(jin)屬中的(de)氣體在金(jin)(jin)屬冷卻之前浮出熔(rong)(rong)池,顯著(zhu)減少焊(han)縫中的(de)氣孔(kong)(kong)現(xian)象;


    e. 電弧(hu)穩定,熔滴(di)過渡容易控制


   Tandem 雙絲氣體保護焊(han)是一(yi)種(zhong)(zhong)高(gao)效(xiao)、高(gao)速、適應性強和(he)(he)節能的(de)焊(han)接方(fang)法(fa)。和(he)(he)普通(tong)(tong)的(de)氣保護焊(han)相比,其焊(han)接效(xiao)率提(ti)高(gao)3~6倍,焊(han)接速度提(ti)高(gao)2~3倍。該工藝(yi)可以焊(han)接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和(he)(he)鋁等金屬(shu)材料,廣泛應用于造船、汽車(che)、管(guan)道、壓力容器(qi)、機車(che)車(che)輛(liang)和(he)(he)機械工程等行業。由于具有很高(gao)的(de)焊(han)接速度,所以這(zhe)種(zhong)(zhong)焊(han)接一(yi)般要(yao)通(tong)(tong)過機器(qi)人或自動焊(han)實現。


 2. 雙絲(或多絲)氣體保護焊 


    主要有(you)雙絲(si)串(chuan)聯MAG高速(su)焊(han)接、雙絲(si)氣體(ti)保護焊(han)加單熱(re)填絲(si)的三絲(si)焊(han)接和三絲(si)熔化(hua)極氣體(ti)保護焊(han)接3種形式。