氣電立焊焊接方法學習要點總結

成績?nèi)掌跉怆娏⒑负附臃椒▽W習要點總結專業(yè)年級焊接1311學號學生姓名張華榮指導教師李飛2016年5月13日氣電立焊焊接方法學習要點總結一、氣電立焊焊接方法根本概念氣電立焊(英文簡稱EGW)，是熔化極氣體保護電弧焊和藥芯焊絲電弧焊兩種方法的融合〔配備專用的藥芯焊絲，以CO2氣體保護〕，是利用滑塊擋住熔融的焊縫金屬，以實現(xiàn)立焊位置的焊接〔用于焊接垂直或接近垂直位置的焊接接頭〕，可外加氣體或混合氣體提供輔助保護，亦可不加。注：氣電立焊方法在機械系統(tǒng)方面與電渣焊方法相似。氣電立焊是由電渣焊方法開展而來的。氣電立焊是一種機械方法，并且一旦開始焊接就連續(xù)焊到結束，焊接過程平靜，飛濺很少。通常，焊接以單程完成。電渣焊是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，將填充金屬和母材熔化，凝固后形成金屬原子間牢固連接。二、氣電立焊根本原理和分類焊接時，電弧軸線方向與焊縫熔深方向垂直。在焊縫的正面采用水冷銅滑塊、焊縫的反面采用水冷檔排(或襯墊)〔圖1、圖2〕使用藥芯焊絲送入焊件和檔塊形成的凹槽中，電弧在焊絲和接頭底部的起焊板之間引燃。電弧的熱量熔化了坡口外表并同時送給焊絲。熔化的母材不斷地匯流到電弧下面的熔池中，并凝固成焊縫金屬。在厚壁焊件中為均勻地分布熱量和熔敷焊縫金屬，焊絲可沿接頭整個厚度方向作橫向擺動。隨著焊接空間的逐漸填充，一塊或兩塊隨焊接機頭向上移動。雖然焊縫的軸線和行走方向是垂直的，但實際上仍是平焊位置。三、工藝特點和應用范圍〔材料、結構、環(huán)境〕1.氣電立焊的特點：工藝過程穩(wěn)定、操作簡便、焊縫質量優(yōu)良〔圖3〕、生產(chǎn)效率比手工電弧焊高10倍以上,因此這種方法在船體焊接應用中不斷開展,現(xiàn)在已具備單絲、雙絲〔圖4〕兩種送絲方式。采用單絲還是雙絲主要根據(jù)所焊船體的板厚來確定，圖5那么給出了如何根據(jù)板厚范圍來確定送絲數(shù)。雙絲焊時，第一根焊絲需要沿焊縫的熔深方向進行擺動。2.氣電立焊工藝要點：焊縫反面墊板〔相對焊機操作臺〕形式可有三種墊板形式:〔1〕反面用陶瓷襯墊,正面用水冷銅滑塊強制成形的方法；〔2〕焊縫雙面均采用水冷銅滑塊強制成形的方法；〔3〕不用外加氣體、采用自保護藥芯焊絲單面水冷銅滑塊強制成形法；注意，三種方法的焊接材料都有所區(qū)別。當厚板大于25mm時，一般使用起焊槽和引出板。小于25mm的板材只需用起焊槽而不用引出板。起焊槽的深度和引出板的高度有13mm足夠了，隨著板厚增加適當增加。多數(shù)氣電立焊是使用兩個隨焊接機頭垂直移動的水冷滑塊完成的。在某些應用中，在焊接機頭對面的接頭側面上使用固定的銅擋板或鋼墊條〔板〕代替滑塊可能是有利的?？捎妙愃朴谌刍瘶O氣體保護焊的方法引燃焊接電弧。電弧引燃后，在焊接過程中由操作者進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)以控制焊接過程。采用氣電立焊可焊制與電渣焊相同的接頭形式。通常，適用于傳統(tǒng)的電渣焊方法的接頭形式，也適用于氣電立焊。氣電立焊用的接頭構造及其裝配如下圖。3.氣電立焊的材科〔1〕焊接材料焊絲氣電立焊既可用實心焊絲,又可用藥芯焊絲。常用實心焊絲的直徑有l(wèi).6mm、2.0mm和2.4mm。藥芯焊絲的常用直徑為l.6~3.2mm。焊絲的選用原那么與普通GMAW相同,主要根據(jù)母材及其厚度確定。氣電立焊藥芯焊絲的藥粉填料中,造渣劑比率低于標準藥芯焊絲。這種焊絲能在冷卻滑塊或擋板之間形成一層薄的熔渣,使焊縫外表光滑。保護氣體對于藥芯焊絲氣電立焊,通常采用二氧化碳做保護氣體。推薦的氣體流量范圍為14~66L/min。對于鋼的實心焊絲焊接,通常采用80%Ar+20%C02(體積分數(shù))的混合氣體,用藥芯焊絲焊接時也可采用這種混合氣體。某些藥芯焊絲是自保護型的,這類焊絲在電弧熱作用下可產(chǎn)生一種濃密的保護氣體而保護填充金屬和熔融焊縫金屬,這種保護方法相似于自保護的藥芯焊絲電弧焊?！?〕幾種實用焊接材料①目前國內(nèi)用量較大的是神戶制鋼公司生產(chǎn)的DWS—43G和DWS—60G型藥芯焊絲,這兩種焊絲經(jīng)使用證明焊接時電弧穩(wěn)定,飛濺很小,氣渣保護良好,焊縫質量均勻穩(wěn)定,是質量優(yōu)良的藥芯焊絲。使用該焊絲，同時焊縫反面要配用KL—4GT型陶瓷襯墊,在襯墊外表覆蓋一層玻璃布,可使襯墊與鋼材緊密相貼,防止跑渣。在襯墊的反面還有一塊鋼板,便于在裝配襯墊時用鋼楔子將襯墊與鋼板壓緊,防止陶瓷襯墊破碎；②自保護自動立焊焊絲一般采用林肯〔Lincoln〕公司NR431藥芯焊絲。自動立焊工藝大都在露天或高空場合施工,在有大風的情況下,自保護焊可以不因風的影響而停止施工。另外,目前自保護立焊設備的價格也要比氣保護立焊設備的價格低的多；國外在開發(fā)氣電立焊時，都是將焊接設備與焊接材料一并配套考慮，這是出于保護產(chǎn)品的專利權和商業(yè)利益；但從另一角度看，增加了我們自身技術開發(fā)困難，因此，要加強焊接技術研制和焊接工藝實驗的工作，使國產(chǎn)焊接材料能在氣電立焊應用中，占一席之地。4.適用范圍氣電立焊主要用于碳素鋼和合金鋼的焊接,但也適用于焊接奧氏體不銹鋼及其他金屬和合金。傳統(tǒng)電渣焊的接頭形式根本適合氣電立焊。氣電立焊用于連接必須在垂直位置焊接或可放在垂直位置焊接的厚板,焊接通常以單程完成。此方法的實用性取決于板材的厚度和接頭的長度。此方法具有平焊位置焊接的優(yōu)點,但是必須有足夠數(shù)量的焊縫。這樣,在夾具上和特殊焊接設備上的花費才是合算的。大型的結構件,如船舶殼體、橋梁、沉箱、貯罐、海上鈷采設備、局層建筑結構的某些部件等,用氣電立焊方法制造可能是有利的。已采用氣電立焊方法對接焊焊接了大直徑管道和式壓力容器的縱縫。待焊接頭越長,這種方法的效率越高。大型貯罐對于垂直接頭的現(xiàn)場焊接,氣電立焊方法解決了手工焊操作周期長和本錢高的問題。采用自保護藥芯焊絲特別有利,因為不需要笨重的保護氣體器具。氣電立焊適合于X形坡口的雙程焊接,但需要特殊形狀的滑塊。四、影響焊接質量的工藝參數(shù)1.氣電立焊關鍵參數(shù)的控制氣電立焊的焊接位置垂直或接近于垂直方向，電弧軸線方向與母材熔深方向成直角，熔化的焊絲金屬堆積迭加，熔池不斷水平上移形成焊縫，其熔深產(chǎn)生所需熱量的傳遞方式與其它電弧焊有所不同。氣電立焊焊接電弧產(chǎn)生的熱量主要流向三個方向：熔化焊絲、熔化母材、滑塊吸收；〔1〕母材坡口截面積控制是影響熔深的主要參數(shù)之一：熔深反映了坡口兩側母材的熔化量，直接決定了焊接質量。增加坡口截面積就增加了焊接線能量，導致熔深增加。熔深的大小由熔池過熱金屬的過熱度即溫度梯度決定；影響熔池熔融金屬的過熱度的因素也就是影響熔深的大小的因素；〔2〕線能量控制對于一般電弧焊焊接線能量為E=IU/Vw；對于氣電立焊，焊接時采用等速送絲、大電流密度、較高的電弧電壓，其送絲速度等于熔化速度熔化速度正比于向坡口填充金屬的速度，經(jīng)推導可得焊接線能量為E=ki.U.S式中ki為焊絲熔化系數(shù)、S為坡口截面積。增加電弧電壓可增加焊接線能量；〔3〕冷卻速度控制當焊接標準和坡口參數(shù)確定后，焊絲和母材吸熱可以認為是不變的，而強制成形的銅滑塊吸熱，那么隨冷卻介質水變化較大。水的溫度、水的流量對吸熱影響很大，低的水溫和大的流速水帶走的熱量，遠大于高水溫低流速的情況，所以在焊接厚板時應減少水流量；焊接薄板時可增加水的流量；通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)熔池的冷卻速度可有效的控制熔深的大?。挥捎跉怆娏⒑溉鄢嘏c普通未受約束的焊接熔池狀態(tài)不同熔深的形成方式以及影響熔深的因素也就不同；表1給出了兩種厚板EGW焊接工藝參數(shù)，供參考。2.氣電立焊的焊接參數(shù)在普通的電弧焊方法中焊縫熔深與焊絲軸線成同一方向，且熔深隨焊接電流的升高而增大。但在氣電立焊中，熔化的母材深度〔接頭側面〕與焊絲軸線成直角。在氣電立焊中提高焊接電流或送絲速度，焊縫寬度減小。提高電弧電壓會增大熔深和焊縫寬度。電弧電壓按工藝方法、焊絲直徑和焊件厚度可由30V變到50V。當焊接電流升高時，送絲速度、熔敷率和接頭的填充速度〔行走速度〕也將增加。對于給定的焊接條件，過高的焊接電流和送絲速度可能引起焊縫寬度或焊件熔深的急劇減小。在氣電立焊中，焊絲伸出長度約為40mm。對于自保護氣電立焊，焊絲伸出長度為60-75mm。如同通用的GMAW一樣，這樣長的伸出長度因為電阻熱的作用，也提高了焊絲的熔化速度。厚度大于30mm的焊件一般要擺動焊接。應使導電嘴在距每一冷卻滑塊約10mm處停留，擺動速度一般為7-8mm/s。為了使焊縫外表完全熔合，在每一擺動行程的終端要有一段時間的停留。為了抵消水冷滑塊的激冷作用，停留時間應為1-3s。3.缺陷在正常操作條件下進行氣電立焊,總可形成質量高而無缺陷的焊縫。不正常的焊接條件可能導致形成有缺陷的焊縫。常見的缺陷有夾渣、氣孔和裂紋。〔1〕夾渣在氣電立焊焊縫中可能出現(xiàn)夾渣。氣電立焊是一種單道焊方法,這樣不必進行焊道間清渣。焊縫金屬凝固速度比擬緩慢,有足夠時間使任何熔渣浮到熔融焊縫金屬外表。假設焊絲擺動,當電弧靠近某一滑塊時,在另一塊滑塊附近就可能局部地凝固;當電弧返回時,如果熔渣未被再次熔化就會夾在焊縫金屬中?！?〕氣孔藥芯焊絲的藥芯中含有脫氧劑和脫氮組分。藥芯中兼有造氣和造渣組分,通常能形成致密的無氣孔組分。但對正常的保護氣體覆蓋層稍有干擾便可能產(chǎn)生氣。氣電立焊焊縫中產(chǎn)生氣孔的其他原因,可能有抽風過大、冷卻滑塊漏水、藥芯焊絲中的藥粉缺乏、焊絲或保護氣體污染以及在焊接開始時有空氣侵入等。氣電立焊焊縫中的氣孔通常在焊縫邊緣附近起源,順著焊縫金屬凝固路徑朝著中心線擴展。不能用肉眼檢查方法發(fā)現(xiàn)氣電立焊焊縫中的氣孔,除.非在割掉起焊板和引出板時露出焊縫內(nèi)部才能發(fā)現(xiàn)。〔3〕裂紋在正常焊接條件下焊縫中不會出現(xiàn)裂紋。焊縫金屬的加熱和冷卻比擬慢，大大地減小了在寒風中產(chǎn)生冷裂紋的危險。熱影響區(qū)也具有高的抗冷裂紋的性能。如果產(chǎn)生裂紋，通常是熱裂紋。裂紋是在凝固過程中，或在剛凝固后形成。這些裂紋幾乎是在焊縫的中心局部。消除焊縫裂紋最有效的方法是改善焊縫的凝固形式。這可以通過適當改變焊接參數(shù)而修正焊接熔池形狀實現(xiàn)，如提高電弧電壓、降低電流和行走速度等。加大板材間的接頭間隙有助于消除裂紋。如果裂紋是由鋼中的高C或高S引起的，那么應減小母材的熔深，以使焊態(tài)金屬中母材的稀釋量降到最小。此外，焊接高S鋼時應使用Mn含量高的焊絲。焊接方法〔系統(tǒng)〕設備與裝置組成和性能指標氣電立焊設備主要組成局部包括〔圖6、圖7〕：①攜焊機頭升降的機械系統(tǒng)；②快速送絲系統(tǒng)；③水冷強迫成型系統(tǒng)；④焊接電源及供〔保護〕氣系統(tǒng)；⑤焊槍及焊槍擺動控制系統(tǒng)；⑥焊接過程自動控制系統(tǒng)。氣電立焊的主要機械設備,與傳統(tǒng)的電渣焊相似。當要求保護氣體時,根本的差異是要在電弧和焊接熔池上覆蓋保護氣體。其他方面沒有什么不同。實質上,氣電立焊的裝置是由直流電源、水冷滑塊、焊槍、送絲機構、擺動機構組成。當采用保護氣體時還有輸入保護氣體的器件。在典型的氣電立焊裝置中,主要的部件除了電源之外,組成一體的焊接機頭在焊接過程中垂直向上移動。水冷滑塊的橫向加壓、焊槍的擺動、送絲以及垂直移動等的控制裝置與電渣焊的相似。當使用實心焊絲或某些藥芯焊絲進行氣電立焊時,要求有保護氣體的流量控制器?！?〕電源氣電立焊用電源通常采用直流反接〔焊絲接正極〕。電源可以用恒壓源或恒流源。當采用恒壓源時，垂直行走可用手工控制或利用一種機構控制，如用光電管通過檢測上升的焊接熔池高度來控制。使用恒流源時，可以改變電弧電壓來控制垂直行走。當電弧電壓降到設定值以下時，行走機構自動起動，并且一直向上移動到恢復設定電壓位置。在焊接開始階段及焊接中，有時也可采用手工控制。電源必須穩(wěn)定地輸出所要求的電流，能無中斷地焊接數(shù)米長的焊縫。氣電立焊用電源，在100%負載持續(xù)率的額定電流輸出為750-1000A?！?〕送絲機構作為垂直移動的焊接機頭組成局部的送絲機構，是推絲式的，與熔化極氣體保護電弧焊或自保護藥芯焊絲電弧焊所用的送絲機構相同。這種機構必須能以高速度送給焊絲。送絲機構常裝有起焊速度控制器，隨著起始電壓變?yōu)轭A設的電弧電壓，送絲速度自動提高。在送絲系統(tǒng)的焊絲盤和送絲輪之間可裝有矯絲機構。適當?shù)卣{(diào)整該矯絲機構可消除焊絲的任何拋射型彎曲。因為氣電立焊中焊絲伸出長度為38mm或更長，伸出焊絲必須是直的。〔3〕焊槍氣電立焊的焊槍與熔化極氣體保護電弧焊焊槍的功能相同。主要差異在于板材之間的接頭間隙相平行方向的尺寸有一定限制。焊槍噴嘴必須能裝到這種窄間隙內(nèi)。當氣電立焊焊機垂直向上爬行時，焊槍〔或至少是其一局部〕〕是在間隙內(nèi)的熔池正上方運動的，必須有足夠的間隙，以便其能在兩個滑塊之間做橫向擺動。為此，為了適應17mm最小的間隙，焊槍的寬度常限制在10mm。焊接厚板時，如采用較寬的接頭間隙，那么可采用較大的焊槍。大號焊槍用水冷或加厚的絕緣套隔絕焊接熔池的熱量?！?〕擺動機構電弧的熱量必須均勻地作用于整個焊接接頭上。對于厚度為32-102mm的板材，焊槍是在焊接熔池的上方作橫向擺動，以均勻地熔敷金屬并保證鈍邊的兩側融合。擺動機構和控制器沿接頭橫向行走速度固定不變，而在每端的停留時間可調(diào)。焊接厚度小于32mm板材時通常不需要橫向擺動。但是，焊接較薄的板材時，為了控制母材的熔透深度，有時也需要橫向擺動。氣電立焊焊槍的擺動機構如圖7-16所示。〔5〕水冷滑塊與電渣焊一樣，為了保持接頭中的熔融焊縫金屬而使用滑塊擋板。隨焊接過程的進行，通常有兩個滑塊向上方移動。在某些焊件中，可用固定的焊接墊板代替一個滑塊。為了防止熔化金屬與銅滑塊相焊，也為了使焊縫加快凝固，滑塊用水冷卻。銅滑塊可以做成凹形，以便在板的每側形成適當?shù)暮缚p余高?！?〕氣罩對于氣電立焊，可靠的電弧保護是最重要的。不能只靠焊槍噴嘴給送保護氣體，可將“氣罩”裝在冷卻滑塊上對焊絲、焊接電弧及焊接熔池提供輔助保護。氣體從氣罩中通過噴口直接噴出，其氣流的位置和大小應能均勻覆蓋電弧和焊接熔池?！?〕控制器跟所有的自動焊接系統(tǒng)一樣，為了獲得最正確功能，需要采用電氣控制器。除了垂直行走控制和焊槍擺動控制之外，熔化極氣體保護電弧焊、藥芯焊絲電弧焊和電渣焊所用的控制器根本上均是適用的。行走機構，諸如電動機驅動的升降機或軌道機架，通常還要監(jiān)控焊縫水平面的電傳感器，以提高或降低行走速度，保持規(guī)定的焊絲伸出長度?！?〕焊絲盤在大多數(shù)商用氣電立焊焊機中，在焊機的尾部裝有