氩弧焊工艺
1.焊前清理
氩弧焊不仅要求氩气有良好的保护效果,而且必须对被被焊工件的接头附近及填充丝进行焊前清理,去除金属表面的氧化膜、油脂、油漆等物质,以保证焊接接头的质量。清理的方法因材料而异。
A.机械清理 此法较简单,而且效果较好,对不锈钢可用砂布打磨,铝合金可用钢丝刷或电动钢丝轮及用刮刀刮。用刮刀的方法对清理铝合金表面氧化膜是行之有效的,而用锉刀则不能彻底去除氧化膜。机械清理后,可用丙酮去除油污。
B.化学清理 对于铝、钛、镁及其合金,在焊前需进行化学清理。此法对工件及填充焊丝都是适用的。由于化学清理对大工件不太方便,因此,此法大多用于清理填充丝及小工件。
2.焊接参数选择
1. 根据工件材质规格选择焊丝牌号规格和钨极牌号:选用焊丝太细不但生产率低,并且由于比表面积大,相应带入焊缝中的杂质也多。
2. 根据工件特性和焊丝规格确定钨极直径和端部形状:正确选用钨极直径,技能提高生产率又能满足工艺上的要求和减少钨极的烧损。钨极直径选用过小则使钨极熔化和蒸发,或引起电弧不稳和焊缝夹钨等现象出现。钨极直径选用过大,在用交流电源焊接时会出现电弧漂移而分散或出现偏弧现象。如果钨极直径选用合适,交流焊接时一般端部会熔成圆球形。钨极直径一般应等于或大于焊丝直径,焊接薄工件或熔点低的铝镁合金时钨极直径略小于焊丝直径,中厚工件钨极直径等于焊丝直径,厚工件钨极直径大于焊丝直径。
3. 焊接电流:是GTAW最重要的参数,取决于钨极种类和规格。电流太小,难以控制焊道成形,容易形成未熔合和未焊透缺陷,同时电流太小造成生产效率降低会浪费氩气。电流太大,容易形成凸瘤和烧穿缺陷,熔池温度过高时,会出现咬边、焊道成形不美观。电流大小要适当,根据经验,电流一般为钨极直径的30-55倍,交流电源选下限,直流正接选上限,当钨极直径小于3mm时,从计算值减去5-10A,当钨极直径大于4mm时,计算值再加10-15A。同时还需要注意的是焊接电流不能大于钨极的许用电流。
4. 喷嘴直径:气体保护区的大小与喷嘴直径相关的,喷嘴直径过大,散热快,焊缝宽,焊速慢影响视线,在保证保护效果不变的情况下,随着喷嘴直径增大气体流量也必须增大因而造成氩气浪费;喷嘴直径过小保护效果变差,又容易被烧坏,满足不了大电流焊接要求。喷嘴直径一般为钨极直径的2-3倍加4mm。当然也应该考虑被焊金属的性质。被焊金属的性质活泼也有取系数2.5-3.5的,当钨极直径小于3mm时取3.5,当钨极直径大于4mm时取2.5.
5. 气体流量:在保证保护效果良好的前提下尽量减小气体流量,以降低成本。单流量钛小,喷出来的气流挺度差,轻飘无力,容易受外界气流的干扰,影响保护效果,同时电弧也不能稳定燃烧,焊接中可以看到有氧化物在熔池表面漂移,焊缝发黑而无光亮。流量太大,不但会浪费保护气,还会是焊缝冷却过快,不利于焊缝成形,同时容易形成紊流而卷入空气,破坏保护效果。气体流量Q主要取决于喷嘴直径和保护气体种类,也与被焊金属的性质、焊接速度、坡口形式、钨极外伸长度和电弧长度有关。手工焊时可用经验公式Q=(0.18-1.2)D计算,D为喷嘴直径,单位为mm,Q单位为L/mm。当D≥12mm时系数取1.2,D≤12mm时,系数取0.8,以达到挺度基本一直。
6. 焊接速度:焊接速度取决于工件材质和厚度,还应与焊接电流和预热温度相配合,以保证熔深和熔宽。
喷嘴与工件间的距离、钨极外伸和电弧长度:在不影响气体保护效果和便于操作的情况下,这些参数越短越好。
氩弧焊基本操作技术
手工GTAW的基本操作技术包括:引弧与熔池控制、运弧与焊炬运动方式、填丝手法、停弧和熄弧、焊缝接头操作方法等。
1.引弧
我们用的引弧方式为击穿式,普通GTAW电源均有高频或脉冲引弧和稳弧装置。手握焊炬垂直于工件,使钨极与工件保持3-5min距离,接通电源,在高压高频或高压脉冲作用下,击穿间隙放电,使保护气电离形成离子流而引燃电弧。该法保证钨极端部完好,烧损小,引弧质量好,因此应用广泛。
2.熔池控制
控制熔池的形状和大小说到底就是控制焊接温度:温度对焊接质量的影响是很大的,各种焊接缺陷的产生是温度不适当造成的,热裂纹、咬边、弧坑裂纹、凹陷、元素烧损、凸瘤等都是因为温度过高产生的,冷裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等都是焊接温度不够造成的。
3.运弧
运弧有一定的要求和规律:焊炬轴线与已焊表面夹角称为焊炬倾角,它直接影响热量输入、保护效果和操作视野,一般焊炬倾角为70°-85°,焊炬倾角90°时保护效果最好,但从焊炬中喷出的保护气流随着焊炬移动速度的增加而向后偏离,可能使熔池得不到充分的保护,所以焊速不能太快。GTAW一般采用左焊法。
4.焊炬握法
用右手拇指和食指握住焊炬手柄,其余三指触及工件作为指点。
5.焊丝握法
左手中指在上、无名指在下夹持焊丝,拇指和食指捏住焊丝向前移动送入熔池,然后拇指食指松开后移再捏住焊丝前移,这样反复持续下去整根焊丝可不停顿的输送完毕。
焊丝送入角度、送入方式与熟练程度有关,它直接影响到焊缝的几何形状。焊丝应低角度送入,一般为10°-15°,通常不大于20°。这样有助于熔化端被保护气覆盖并避免碰撞钨极,使焊丝以滴状过度到熔池中的距离缩短。送丝动作要轻,不要搅动气体保护层,以免空气侵入。焊丝在进入熔池时,要避免与钨极接触短路,以免钨极烧损落入熔池,引起焊缝夹钨。焊丝末端不要伸入弧柱内,即在熔池和钨极中间,否则,在弧柱高温作用下,焊丝剧烈熔化滴入熔池,引起飞溅并发出乒乒乓乓的响声,从而破坏了电弧的稳弧燃烧,结果会造成熔池内部污染,也使焊缝外观不好,灰黑不亮。
焊丝溶入熔池大致可分为五个步骤:
A. 焊炬垂直于工件,引燃电弧形成熔池,当熔池被电弧加热到呈现白亮并将发生流动时,就要准备将焊丝送入。
B. 焊炬稍向后移动并倾斜10°-15°
C. 想熔池强放内侧边缘约在熔池的1/3处送入焊丝末端,靠熔池的热量将焊丝接触溶入,不要像气焊那样搅拌熔池(BC同时进行)
D. 抽回焊丝单其末端并不离开保护区,与熔池前沿保持者如分似离的状态准备再次加入焊丝。
焊炬前移至熔池前沿形成新的熔池。(重复CDE动作直至焊接结束)
6.送丝
送丝可分为外填丝、内填丝和依丝法三种,我们使用的是外填丝法,外填丝法是电弧在管壁外侧燃烧,焊丝从坡口一侧添加的操作方法。外填丝法又分为连续送丝法和断续送丝法,我们补焊只需断续送丝法即可。
断续送丝法有时也称为点滴送入法,是靠手的反复送拉动作将焊丝端头的熔滴送入熔池,熔化后将焊丝拉回退出熔池,但不离开保护区,焊丝拉回时靠电弧吹力将熔池表面的氧化膜排除掉。此法适用于各种接头特别是组对间隙小、有垫板的薄板焊缝或角焊缝焊接,焊后焊缝表面呈清晰均匀的鱼鳞状。断续送丝法容易掌握,初学者多采用这种送丝法。但只适用于小电流、慢焊速、表面波纹粗的焊缝,当间隙较大或电流不合适时,用断续送丝法就难于控制焊接熔池,背面容易产生凹陷。
7.停弧
停弧就是由于某种原因而中途停下来,然后再继续进行焊接。正确的停弧方法,就是采用铸件加快运弧速度后(缩小熔池面积)再收弧的方法,这样可以没有弧坑和缩孔,给下次引弧继续焊接创造了条件,加快运弧的长度为20mm左右。 再引弧焊接时,待熔池形成后,向后压1-2个波纹,接头起点不加或少加焊丝,然后转入正常焊接,为了防止产生气孔,保证焊缝质量,起点或接头处应适当放慢焊接速度。
8.收弧
收弧也称熄弧,是焊接终止的必须手法。收弧很重要,应高度重视。若收弧不当,易引起弧坑裂纹,缩孔等缺陷,常用收弧方法有:
A. 焊接电流衰减法 利用衰减装置,逐渐减小焊接电流,从而使熔池逐渐缩小,以至母材不能熔化,达到收弧处无缩孔之目的,普通的GTAW焊机都带有衰减装置。
B. 增加焊速法 在焊接终止时,焊炬前移速度逐渐加快,焊丝的给送量逐渐减少,直到母材不熔化时为止。基本要点是逐渐减少热量输入,重叠焊缝20-30mm。此法最适合于环缝,无弧坑无缩孔。
C. 多次熄弧法 终止时焊速减慢,焊炬后倾角加大,拉长电弧,使电弧热主要集中在焊丝上,而焊丝的给送量增大,填满弧坑,并使焊缝增高,熄弧后马上再引燃电弧,重复两三次,便于熔池在凝固时能继续得到焊丝补给,使收弧处逐步冷却。但多次熄弧后收弧处往往较高,需将收弧处增高的焊缝修平。
D. 应用熄弧板法 平板对接时常用熄弧板,焊后将熄弧板去掉修平。
实际操作证明:有衰减装置用电流衰减法收弧最好,无衰减装置用增加焊速法收弧最好,可避免弧坑和缩孔,熄弧后不能马上把焊炬移走,应停留在收弧处待2-5min,用滞后气保护高温下的收弧部位不受氧化。
9.平焊焊接操作要领
焊接操作要领:平焊是比较容易掌握的焊接位置,效率高,质量好,生产中应用得多,运弧时手要稳,钨极端头离工件3-5mm,约有钨极直径的1.5-2倍。多为直线运弧焊接,较少摆动,但不能跳动,焊丝与工件间夹角10°-15°,焊丝与焊炬相互垂直。铝6mm、紫铜3mm、碳钢和不锈钢4mm,在平焊位施焊可以不开坡口,而在别的位置施焊则应开坡口。
平焊位焊接,引弧形成熔池后仔细观察,视熔池的形状和大小控制焊接速度,若熔池表面呈凹形,并与母材熔合良好,则说明已经焊透;若熔池表面呈凸形且与母材之间有死角,说明未焊透,应继续加温,当熔池稍有下沉的趋向时,应即时填加焊丝,逐渐缓慢而有规律的朝焊接方向移动电弧,应尽量保持弧长不变,焊丝可在熔池前缘内侧一送一收或停放在熔池前缘即可,视母材坡口形式而定。整个焊接过程应保持这种状态,焊丝加早了,会造成未熔透,加晚了容易造成焊瘤甚至烧穿。
熄弧后不可将焊炬马上提起,应在原位保持数秒至数分钟不动,以滞后气保护高温下的焊缝金属和钨极不被氧化。
焊完后检查焊缝质量:几何尺寸、熔透情况、焊道是否氧化咬边等。焊接结束后,先关气,后关水。最后关闭焊接电源。