從原理、特點(diǎn)，冶金反應(yīng)，熔滴過渡，電弧控制，焊接材料， 從原理、特點(diǎn)，冶金反應(yīng)，熔滴過渡，電弧控制，焊接材料，適用范圍等方面 比較各種焊接方法。 一、埋弧焊 Submerged Metal Arc Welding (SMAW) 埋弧焊是以顆粒狀焊劑為保護(hù)介質(zhì)，電弧掩藏在焊劑層下的一種熔化極電 焊接方法。埋弧焊的施焊過程由三個(gè)環(huán)節(jié)組成：1 在焊件待焊接縫處均勻堆敷足 夠的顆粒狀焊劑；2 導(dǎo)電嘴和焊件分別接通焊接電源兩級以產(chǎn)生焊接電??；3 自 動送進(jìn)焊絲并移動電弧實(shí)施焊接。 埋弧焊的主要特點(diǎn)如下：1、電弧性能獨(dú)特（1）焊縫質(zhì)量高熔渣隔絕空氣保 護(hù)效果好，電弧區(qū)主要成分為 CO2，焊縫金屬中含氮量、含氧量大大降低，焊接 參數(shù)自動調(diào)節(jié)，電弧行走機(jī)械化，熔池存在時(shí)間長，冶金反應(yīng)充分 ，抗風(fēng)能力 強(qiáng)，所以焊縫成分穩(wěn)定，力學(xué)性能好； （2）勞動條件好 熔渣隔離弧光有利于焊 接操作；機(jī)械化行走，勞動強(qiáng)度較低。2、弧柱電場強(qiáng)度較高 比之熔化極氣體保 護(hù)焊有如下特點(diǎn)： （1）設(shè)備調(diào)節(jié)性能好，由于電場強(qiáng)度較高，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈 敏度較高，使焊接過程的穩(wěn)定性提高； （2）焊接電流下限較高。3、生產(chǎn)效率高 由于焊絲導(dǎo)電長度縮短，電流和電流密度顯著提高，使電弧的熔透能力和焊絲的 熔敷速率大大提高；又由于焊劑和熔渣的隔熱作用，總的熱效率大大增加，使焊 接速度大大提高。 冶金反應(yīng)：焊劑參與冶金反應(yīng)，Si 、Mn 被還原，C 部分燒毀，限制雜質(zhì) S、P 去 H，防止產(chǎn)生氫氣孔。 熔滴過渡：渣壁過渡 電源：直流電源用于小電流情況,等速送絲，自身電弧調(diào)節(jié)；大電流一般用交流電源， 變速送絲（SAW 焊絲一般較粗） ，弧壓反饋電 弧調(diào)節(jié) 焊接材料： 焊絲和焊劑。 焊絲和焊劑的選配必須保證獲得高質(zhì)量的焊接接頭， 同時(shí)又要盡可能減低成本，還要注意適用的電流種類和極性。 適用范圍：由于埋弧焊熔深大、生產(chǎn)率高、機(jī)械操作的程度高，因而適于焊 接中厚板結(jié)構(gòu)的長焊縫。在造船、鍋爐與壓力容器、橋梁、超重機(jī)械、核電站結(jié) 構(gòu)、海洋結(jié)構(gòu)、武器等制造部門有著廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今焊接生產(chǎn)中最普遍使用 的焊接方法之一。 埋弧焊除了用于金屬結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的連接外，還可在基體金屬 表面堆焊耐磨或耐腐蝕的合金層。 隨著焊接冶金技術(shù)與焊接材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā) 展，埋弧焊能焊的材料已從碳素結(jié)構(gòu)鋼發(fā)展到低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼等 以及某些有色金屬，如鎳基合金、鈦合金、銅合金等。由于自己的特點(diǎn)，其應(yīng)用 也有一定的局限性，主要為： （1）焊接位置的限制，由于焊劑保持的原因，如不 采用特殊措施， 埋弧焊主要用于水平俯位置焊縫焊接， 而不能用于橫、 立、 仰焊； （2）焊接材料的局限，不能焊接鋁、鈦等氧化性強(qiáng)的金屬及其合金，主要用于 焊接黑色金屬； （3）只適合于長焊縫焊接切，且不能焊接空間位置有限的焊縫； （4）不能直接觀察電??； （5）不適用于薄板、小電流焊。 二、熔化極氣體保護(hù)焊（GMAG） GMAG 屬于用電弧作為熱源的熔化焊方法，其電弧建立在連續(xù)送進(jìn)的焊絲 與熔池之間熔化的焊絲金屬與母材金屬混合而成的熔池在電弧熱源移走后結(jié)晶 形成焊縫并把分離的母材通過冶金方式連接起來。 CO2 焊接的特點(diǎn)： （1）在焊接電弧高溫作用下 CO2 會分解成 CO、O2 和 O， 對電弧具有叫強(qiáng)烈的壓縮作用， 從而導(dǎo)致該焊接方法的電弧形態(tài)具有弧柱直徑較 小，弧跟面積小且往往難于覆蓋焊絲端部全部熔滴的特點(diǎn)，因此熔滴受到的過渡 阻力（斑點(diǎn)力）較大而使熔滴粗化，過渡路徑軸向性變差，飛濺率大； （2）對焊 接區(qū)保護(hù)良好， 2 的密度是常用保護(hù)氣體中最大的， CO 加上 CO2 氣體受熱分解后， 體積增大，因此保護(hù)較好； （3）能量相對集中，熔透能力較大； （4）生產(chǎn)成本低， 節(jié)約電能。 （5）工藝和技術(shù)上還具有焊接區(qū)可見度好，便于觀察、操作；焊接熱 影響區(qū)和焊接變形較小；熔池體積較小結(jié)晶速度較快，全位置焊接性能良好；對 銹污敏感度低的優(yōu)點(diǎn)。 冶金特性： （1） 、合金元素的氧化 CO2 焊時(shí)，在電弧高溫作用下，CO2 會分 解成 CO、O2 和 O，在焊接條件下，CO 不溶于金屬，也不參與反應(yīng)，而 CO2 和 O 都有強(qiáng)烈的氧化性，使 Fe 及其它合金元素氧化。 、脫氧及焊縫金屬的合金 （2） 化 通常在焊絲中加入一定量的脫氧劑進(jìn)行脫氧，此外，剩余的脫氧劑作為合金 元素留在焊縫中，以彌補(bǔ)氧化燒損損失并保證焊縫的化學(xué)成分要求。 熔滴過渡： 、短路過渡（短弧、細(xì)絲、小電流）適用于薄板全位置焊接； （1） （2） 、細(xì)顆粒過渡，粗絲、長弧、大電流焊接； （3） 、潛弧射滴過渡（很少用） 。 電源：平特性電源（單旋鈕調(diào)節(jié)） 、直流反接、等速送絲 焊接材料：CO2 氣體和焊絲 適用范圍：目前 CO2 氣體保護(hù)焊廣泛應(yīng)用于機(jī)車制造、船舶制造、汽車制 造、采煤機(jī)械制造等領(lǐng)域。適用于焊接低碳鋼、低合金鋼、低合金高強(qiáng)鋼，但是 不適合于焊接有色金屬、不銹鋼。盡管有資料顯示 CO2 氣體保護(hù)焊可以用于不 銹鋼的焊接，但不是焊接不銹鋼的首選。 三、鎢極氬弧焊（GTAW 或 TIG） 鎢極氬弧焊是以難熔金屬鎢或其合金棒作為電源一極， 采用惰性氣體氬氣作 為保護(hù)氣體，利用鎢極與工件之間產(chǎn)生的電弧熱作為電源，加熱并熔化工件和填 充金屬的一種焊接方法。 特點(diǎn)：由于電弧是在氬氣中進(jìn)行燃燒，因此具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：1） 氬氣具有 極好的保護(hù)作用，能有效的隔絕周圍空氣；它本身既不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不 溶于金屬，使得焊接過程中的冶金反應(yīng)簡單易控制，因此獲得較高質(zhì)量的焊縫提 供良好條件。2）鎢極電弧非常穩(wěn)定，即使在很小電流情況下（<10A）仍可穩(wěn)定 燃燒，特別適用于薄板材料焊接。3）熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入 容易調(diào)整所以這種焊接方法可進(jìn)行全方位焊接， 也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型的理想 方法。 4）由于填充焊絲不通過電流，故不產(chǎn)生飛濺，焊縫成型美觀。5)交流氬 弧焊在焊接過程中能夠自動清除焊件表面的氧化膜作用，因此，可成功地焊接一 些化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬，如鋁、鎂及合金。6）鎢極承載電流能力較差，過 大的電流會引起鎢極的熔化和蒸發(fā)，其微粒有可能進(jìn)入熔池而引起夾鎢。因此， 熔敷速度小、熔深淺、生產(chǎn)率低。7）采用氬氣較貴，熔敷率低，且氬弧焊機(jī)有 較復(fù)雜，和其他焊接方法（如焊條電弧焊、埋弧焊、CO2-氣體保護(hù)焊）比 較，生產(chǎn)成本較高。8）氬弧周圍受氣流影響較大，不易室外工作。 熔滴過渡：有填絲時(shí)搭橋過渡 電源：陡降電源、直流正接； 焊鋁采用交流、陡降電源，需引弧、穩(wěn)弧措 施 焊接材料：保護(hù)氣體、鎢極 適用范圍：廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，特別是航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)所 用的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的 導(dǎo)彈殼體，飛機(jī)上的一些薄壁容器等。 四、等離子弧焊（PAW） 借助水冷噴嘴等措施，可以使電弧的弧柱區(qū)橫截面積減小，電弧的溫度、能 量密度、等離子的流速都顯著提高，這種用外部拘束使弧柱受到壓縮的電弧稱為 等離子弧。 等離子弧是電弧的一種特殊形式，是一種具有高能量密度的電弧，仍然是氣體導(dǎo) 電現(xiàn)象。 等離子弧焊接是利用等離子弧的熱量加熱＆熔化工件和母材實(shí)現(xiàn)焊接的 方法。 特點(diǎn)： （1）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，10～12mm 厚 度鋼材可不開坡口， 能一次焊透雙面成形， 焊接速度快， 生產(chǎn)率高， 應(yīng)力變形小。 （2）焊縫截面成酒杯狀，無指狀熔深問題。 （3）電弧挺直性好，受弧長波動的 影響，熔池的波動小。 （4）電弧穩(wěn)定 0.1A，仍具有較平的靜特性，配用恒流源， 可很好的進(jìn)行薄板的焊接（0.1mm）（5）鎢極內(nèi)縮，防止焊縫夾鎢（6）采用小 。 孔焊接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形。 （7）設(shè)備比較復(fù)雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接，焊槍的可達(dá)性比 TIG 差。 （8）電弧直徑小，需要焊槍軸線與焊縫中線更準(zhǔn)確地對中。 冶金反應(yīng)：單一，只有蒸發(fā) 電源：陡降電源、直流正接；焊接鋁鎂時(shí)用交流、陡降電源、需引弧、穩(wěn)弧 措施 焊接材料：保護(hù)氣體、鎢極。 適用范圍：廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，特別是航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)所用 的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的導(dǎo) 彈殼體，飛機(jī)上的一些薄壁容器等。 五、電阻焊 焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生 的電阻熱，將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，形成原子間的結(jié)合。 優(yōu)點(diǎn)：1）熔核形成時(shí)，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過 程簡單。 2）加熱時(shí)間短、熱量集中、故熱影響區(qū)小，變形與應(yīng)力也小，通常在 焊后不必安排校正和熱處理工序。 3）不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、 乙炔、氬等焊接材料，焊接成本低。4）操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化， 改善了勞動條件。 5）生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中，可以 和其他制造工序一起編到組裝線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離。 缺點(diǎn)： 1）目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工 件的破壞性試驗(yàn)來檢查，以及靠各種監(jiān)控技術(shù)來保證。 2）點(diǎn)、縫焊的搭接接 頭不僅增加了構(gòu)件的重量，且因在兩板間熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強(qiáng) 度和疲勞強(qiáng)度較低。 3） 設(shè)備功率大， 機(jī)械化自動化程度較高， 使設(shè)備成本較高、 維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機(jī)不利于電網(wǎng)的正常運(yùn)行。 適用范圍：在汽車、飛機(jī)、儀器、家電、建筑用的鋼筋、等行業(yè)有廣泛應(yīng)用 適用材料廣泛，只是易氧化金屬的電阻焊焊接性稍差。 1、焊接方法的分類 3、最小電壓原理 9、埋弧焊 10、等離子焊 11、電子束焊接 12、電渣焊工藝 13、氬弧焊 16、CO2氣體保護(hù)焊 |
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