埋弧焊埋弧焊原理： 在焊劑層下,，電弧在熔化的電極與工件之間之間燃燒，電弧熱使焊絲,、焊劑,、母材熔化以致部分蒸發(fā)，在電弧區(qū)形成蒸氣空腔,，電弧在空腔內(nèi)穩(wěn)定燃燒,，底部是金屬熔池,，頂部是熔渣，隨著電弧向前移動,，電弧力將液態(tài)金屬推向后方并逐漸冷卻凝固成焊縫,，熔渣凝固成渣殼覆蓋在焊縫表面。 埋弧焊形成過程：連續(xù)送進的焊絲在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下引燃電弧,，靠近電弧區(qū)的焊劑在電弧熱的作用下被熔化,，這樣，顆粒狀焊劑,、熔化的焊劑把電弧和熔池金屬嚴密的包圍住,，使之與外界空氣隔絕。焊絲不斷地送進到電弧區(qū),，并沿著焊接方向移動,。電弧也隨之移動，繼續(xù)熔化焊件與焊劑,，形成大量液態(tài)金屬與液態(tài)焊劑,。待冷卻后，便形成了焊縫與焊渣,。 埋弧焊優(yōu)缺點：優(yōu)點:1）熔敷速度高,，生產(chǎn)效率高；2）焊接質(zhì)量好,，容易實現(xiàn)機械化,、自動化,；3）無輻射和噪音,，是一種安全、綠色的焊接方法,。 缺點:1）受焊接位置限制,，常用于平焊和平角焊位置的焊接，不適合焊小,、薄件,；2）不便觀察，需要焊縫自動跟蹤裝置,，對裝配精度要求高,；3）設(shè)備一次性投資大。 埋弧焊焊劑的作用：1）穩(wěn)弧作用：堿金屬氧化物,，改善電弧導(dǎo)電性,；2）保護作用：焊劑蒸發(fā)氣及熔渣，保護了電弧和熔池,，免受焊縫金屬的氧化,、氮化以及合金元素的蒸發(fā),；3）化學(xué)冶金作用：去除有害雜質(zhì)(脫氧)和滲合金，滿足化學(xué)成分和性能的要求,。 對焊劑的要求：1）保證電弧穩(wěn)定燃燒,；2）適合熔點、適當(dāng)?shù)恼扯?、良好的脫渣性?）S,、P含量低，對油污,、鐵銹以及其他雜質(zhì)的敏感性?。?）吸濕性小,，合適的粒度和強度,，可重復(fù)使用焊接前先把焊劑鋪撒在焊縫上，大約40～60毫米厚, 焊接時,，焊絲與焊件之間的電弧,，完全淹埋在40～60毫米厚的焊劑層下燃燒?？拷娀^(qū)的焊劑在電弧熱的作用下被熔化,，這樣，顆粒狀焊劑,、熔化的焊劑把電弧和熔池金屬嚴密的包圍住,，使之與外界空氣隔絕。 埋弧焊在焊接過程中還需要注意一些問題：1）焊縫必須是直的,；2）焊縫必須干凈,，事先用砂輪打磨；3）焊絲的位置非常重要,；4）焊劑應(yīng)該覆蓋整個電?。?）焊劑應(yīng)該干燥埋弧焊最主要的焊接規(guī)范是焊接電流,、焊接電壓和焊接速度,，其次是焊絲直徑、焊絲伸出長度,、焊劑和焊絲類型,、焊劑粒度和焊劑層厚度等。 埋弧焊的焊接設(shè)備：1）焊接電源：接在導(dǎo)電嘴和工作之間用來產(chǎn)生電??；2）焊絲：由焊絲直經(jīng)送絲機構(gòu)和導(dǎo)出嘴送入焊接區(qū)；3）顆粒狀焊劑：由焊劑漏斗經(jīng)軟管均勻地堆敷到焊接接口區(qū),；4）焊絲及送絲機構(gòu),、焊劑漏斗和焊接控制盤等：通常裝在一臺小車上,，以實現(xiàn)焊接電弧的移動。埋弧焊電源可以用交流(弧焊變壓器),、直流(弧焊發(fā)電機或弧焊整流器)或交直流并用,。一般直流電源用于小電流范圍、快速引弧,、短焊縫,、高速焊接；交流電源多用于大電流埋弧焊和采用直流時磁偏吹嚴重的場合,。 埋弧焊分類：1）按電源種類：直流和交流,；2）按電極數(shù)目：單絲和多絲；3）按電極形狀：絲極和帶極,；4）按送絲方法：等速送絲和變速送絲,；5）按行走方式：小車式、龍門式,、懸臂式,；6）按自動化程度：半自動、機械化,、自動,；7）按用途：通用型和專用型。CO2氣體保護焊CO2氣體保護焊原理：利用CO2氣體在熔化極電弧焊中對電弧及熔池進行保護的焊接方法稱作“CO2氣體保護電弧焊”,，簡稱“CO2焊”,。 CO2焊有如下兩點特征：1）采用與母材相近材質(zhì)的焊絲作為電極。焊絲為電弧的一極,，焊絲熔化后形成熔滴過渡到熔池中,，與母材熔化金屬共同形成焊縫；2）為防止外界空氣混入到電弧,、熔池所組成的焊接區(qū),， 采用了CO2氣體進行保護CO2焊優(yōu)缺點：優(yōu)點：1）焊接效率高,，焊接生產(chǎn)效率是MMA的1-5倍,；2）焊接成本低，僅為MMA或SAW的40%-50%,；3）適用范圍廣,，對任何位置、角度,、長度及復(fù)雜曲面的焊縫都可進行焊接,，不受結(jié)構(gòu)條件制約；4）不易產(chǎn)生冷裂紋,，是一種低氫型或超低氫型焊接方法,；5）焊后不需清渣,，明弧焊接便于監(jiān)視，有利于機械化操作,；缺點：1）不能用于非鐵金屬的焊接,；2）過渡不如MIG焊穩(wěn)定，飛濺量大,、煙塵大,；3）設(shè)備復(fù)雜，包括弧焊電源,、控制箱,、供氣系統(tǒng)等，較手工電弧焊的設(shè)備復(fù)雜,。CO2焊焊接電弧特點：與Ar保護不同,，由于CO2氣體對電弧的強冷作用致使電弧和斑點收縮，在斑點處產(chǎn)生大量的金屬蒸汽,，對熔滴產(chǎn)生排斥作用,，加之電磁力作用和帶電質(zhì)點的撞擊力就決定了焊絲端熔滴的受力特點。 為滿足工藝要求,，焊接設(shè)備應(yīng)具有如下功能：1）能給定焊接工藝參數(shù),，并能在要求的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。即焊接設(shè)備所輸出的電流,、電壓的范圍應(yīng)能覆蓋焊接工藝所要求的參數(shù)范圍,；2）能保證主要焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定。也就是當(dāng)系統(tǒng)受到外界干擾時,，能在不影響焊接質(zhì)量的條件下,，迅速恢復(fù)到給定的工藝參數(shù)；3）能保證焊接過程按照規(guī)定程序動作,。例如：預(yù)送氣,、引弧、焊接,、收弧和滯后停氣等焊接時序,；4）能提供所需的穩(wěn)定的CO2氣體流量；5）如果需要時,，應(yīng)能提供冷卻水和遙控裝置,；6）對于短路過渡焊接法還要求具有良好的動特性。 CO2焊焊接設(shè)備組成：1)焊槍/焊炬,；2)送絲系統(tǒng),；3)冷卻系統(tǒng)；4)保護氣體回路； 5)焊絲,； 6)焊接電源,；7)其它。焊接電源一般為直流平外特性或緩降外特性,，只有在粗絲CO2焊時選用陡降外特性,。 CO2焊主要焊接參數(shù)有：1）電弧電壓；2）送絲速度,；3）焊絲干伸長,；4）焊接速度。電弧電壓的影響：當(dāng)電流不變時,，電弧電壓增大時焊道成型寬而平坦,，電弧電壓降低時，焊道變成窄而深,。焊接電流,、送絲速度的影響：當(dāng)其它參數(shù)穩(wěn)定時，焊接電流和送絲速度成線性關(guān)系,。當(dāng)其它參數(shù)恒定不變時,，送絲速度加快將導(dǎo)致焊縫熔深和金屬熔敷率的增加。焊絲干伸長度的影響：其它參數(shù)不變時,，焊絲干伸長增加,，干伸區(qū)壓降增加，焊接電流減小,，熔深也較小,。焊接位置的影響：不同焊接位置焊接時，應(yīng)考慮不同熔滴過渡形式的特點,，以及熔池形成和凝固的特點,。 CO2焊常見的焊接缺陷有：1、 焊縫層間缺陷其產(chǎn)生原因有：1）坡口角度過??；2）鈍變過大；3） 錯邊過大,；4）前一焊道凸起過大,。2、 氣孔其產(chǎn)生原因有：1）由于焊槍問題,；2）由于焊槍操作問題,；3）空氣；4）電弧偏吹,；5）電弧過長；6）非金屬夾雜物；7）焊絲和保護氣體配合,；8）工件表面的油,、銹等；9）激光切割后的氮化物,；10）氣體排出時間不夠,。3、 幾何形狀缺陷焊接操作失誤或焊接參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)可能造成焊縫表面缺陷,。 CO2焊焊接工藝規(guī)范措施有：l 正確選擇焊接電流,，配合合適的電壓，盡可能避免排斥過渡形式,。l 焊槍傾角不超過20,，焊槍垂直時飛濺最小。l 限制焊槍干伸長l 送絲速度均勻l 電源直流反接時飛濺小氬弧焊氬弧焊原理：利用氬氣作保護氣體的電弧焊方法,，即在電弧焊的周圍通上氬弧保護性氣體,將空氣隔離在焊區(qū)之外,，防止焊區(qū)的氧化。氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種,。  1,、非熔化極氬弧焊非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極(通常是鎢極)和工件之間燃燒，在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體(常常用氬氣),，形成一個保護氣罩,，使鎢極端頭，電弧和熔池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸,，能防止氧化和吸收有害氣體,。從而形成致密的焊接接頭，其力學(xué)性能非常好,。在焊接過程中根據(jù)實際需要,，可以填絲也可不填絲。 非熔化極氬弧焊焊接特點：l 電極采用難熔的鎢或鎢合金,，保護氣體為氬氣或氦氣l 實現(xiàn)高品質(zhì)的焊接,，得到性能優(yōu)良的焊縫l 適焊材料廣，可焊接化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬及合金l 適焊位置靈活,，在空間任何位置都可以進行焊接l 熱輸入調(diào)節(jié)方便非熔化極氬弧焊工藝特點：l 允許電流低,，生產(chǎn)效率低l Ar氣保護，相對成本高l 主要用于精密焊接,、多層焊的打底焊l 最適合焊接薄板l 手工焊接對焊工技能要求高焊接設(shè)備組成:1)焊接電源; 2)焊槍; 3)保護氣體回路; 4)冷卻系統(tǒng);5)其它附件鎢極氬弧焊的應(yīng)用電源極性：l 直流正接時,，鎢極發(fā)射大量電子，鎢極燒損小,、焊縫熔深大,，常用來焊接碳鋼、不銹鋼、鈦合金,、高溫合金,、稀有金屬l 直流反接時，工件發(fā)射大量電子,，形成的熔深小,、鎢極燒損大，但具有清理工件表面氧化膜的作用l 交流時,，充分利用上述兩者優(yōu)點,，特別適合焊接有色金屬2、熔化極氬弧焊焊絲通過絲輪送進,，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電,，在母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母材熔化,，并用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的,。 它和鎢極氬弧焊的區(qū)別：一個是焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池,，冷凝后形成焊縫,；另一個是保護氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術(shù)應(yīng)用,，保護氣體已由單一的氬氣發(fā)展出多種混合氣體的廣泛應(yīng)用,，如Ar80％＋CO220％的富氬保護氣。通常前者稱為MIG,，后者稱為MAG,。 熔化極氬弧焊的特點：l 幾乎可以焊接所有金屬，尤其可以鋁合金,、銅合金,、鈦合金和不銹鋼l 與TIG焊相比，電流密度大,，焊絲熔化速度快,，熔敷率高，熔深大和焊接變形小,。l 與CO2焊相比,，熔滴過渡平穩(wěn)，幾乎不產(chǎn)生飛濺,，熔透大l 惰性氣體本質(zhì)上不與熔化金屬產(chǎn)生冶金反應(yīng),，焊絲不要加入特殊的脫氧劑，使用與母材同等成分的焊絲即可,。不足之處：l 與CO2焊相比,，焊接成本高,，焊接生產(chǎn)率低l 焊接準備工作要求嚴格，需要對焊接材料和焊接區(qū)進行清理l 厚板焊接中的封底焊焊縫成形不如TIG焊質(zhì)量好垂直氣電焊垂直氣電立焊是由普通熔化極氣體保護焊和電渣焊發(fā)展而形成的一種氣-渣聯(lián)合保護焊方法,。它利用類似于電渣焊所采用的水冷滑塊擋住熔融的金屬,，使之強迫成形,，以實現(xiàn)立向位置的焊接,。與窄間隙焊的主要區(qū)別在于焊縫一次成形，而不是多道多層焊,；與電渣焊的主要區(qū)別在于熔化金屬的熱量是電弧熱而不是熔渣的電阻熱,。垂直自動焊焊接工藝是目前船廠船臺(塢)大合攏階段不可缺少的高效焊工藝方法之一。 垂直氣電立焊的特點：l 生產(chǎn)效率高,，是手工焊的10倍以上l 工藝過程穩(wěn)定,，焊縫質(zhì)量優(yōu)良l 設(shè)備較復(fù)雜l 焊前準備工作要求高激光焊激光焊：LaserWelding，采用高能量密度的激光束作為熱源進行焊接,，使用Ar或He進行保護,，可分為熱導(dǎo)焊和深熔焊兩種模式。 激光焊接優(yōu)點點：1）能量密度高,、焊接變形小,、熱影響區(qū)小,；2）焊接過程中,，不需要填充材料；3）激光深熔焊接具有“自凈化”效應(yīng),，焊縫純凈,；4）能量可精確控制，對材料,、結(jié)構(gòu)具有較高的適應(yīng)性,；5）光束很容易傳輸?shù)饺魏挝恢茫詣踊苋菀讓崿F(xiàn),；6）不需要真空環(huán)境,、不存在X-射線污染；7）深熔焊接的焊縫深寬比可達12:1,；8）焊接時,，要求裝配精度高；大功率焊接時,，等離子體密度高,，對激光能量的損耗大。 激光焊接缺點：1）成本高,，對工件裝配要求嚴格,；2）易產(chǎn)生元素?zé)龘p,、氣孔、咬邊缺陷,；3）高反射率金屬（鋁,、銅）焊接困難；4）能量利用率低激光焊接的主要影響因素：1）能量和能量密度,；2）焊接速度,；3）焦距；4）能量輸出波形,；5）焊接角度,；6）脈沖；7）保護氣體,；8）工件的準備與裝卡,；9）焊接飛濺；10）等離子體的抑制,。激光焊的發(fā)展和應(yīng)用：據(jù)報道,，矯正形變所需要的工時使得鋼裝配的總工時成本增加30%。而在船體結(jié)構(gòu)采用激光焊接,，可以在很大程度上減少焊接變形,。激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)是目前的研究熱點之一。 4,、總結(jié)相比之下,，各種焊接方式都有其各自的優(yōu)點，比如手工焊方便,，但效率低,；二氧化碳氣體保護焊效率高，并且節(jié)約能源,，但它對焊接準備及設(shè)備維護的要求較高,；氬弧焊焊接精度高，但對工人技能要求高等,。因此,，現(xiàn)代船廠常將多種焊接方式綜合使用，效果會更好一些,。如滬東廠的LNG因鎳銅管道較多,，對焊接要求高一些，就使用氬弧焊較多,；在船底等處,，則多采用二氧化碳保護焊等；手工焊因使用方便,，在裝配時的各個環(huán)節(jié)幾乎都有應(yīng)用,。 5,、參考文獻1、趙洪江.船舶焊接（書）.人民交通出版社.20112,、梁桂芳. 日本造船焊接近況和某些新發(fā)展.造船技術(shù).19953,、陳家本.船舶焊接技術(shù)與展望.電焊機.20044、陳家本; 鄭惠錦; 朱若凡; 顧長石.中國船舶焊接技術(shù)進展.電焊機.2007
|
