高效深熔弧焊機(jī)的焊接技術(shù)是采用一種新型的能實(shí)現(xiàn)"Keyhole"(鎖孔或稱小孔)焊接的新方法。既具備普通TIG焊美觀的蓋面效果,又具備等離子焊超強(qiáng)穿透力的特點(diǎn)。
高效深熔弧焊焊接技術(shù)是一種自動(dòng)化的高速的單程全熔透焊縫焊接技術(shù),它不需要焊絲、不需要開坡口,也不需要專業(yè)技術(shù)操作人員,卻能夠以比普通鎢極氬弧焊技術(shù)快10倍的速度對(duì)厚度3~16mm(如鈦合金)的材料進(jìn)行完美焊接。(說明:僅需不到傳統(tǒng)焊接用量3%的焊接材料用于克服咬邊)。其焊縫為100%的母質(zhì)層,沒有多條融合線,完全消除了夾渣、氣孔以及常見的焊縫缺陷。高效深熔弧焊的無波紋焊接熔池保證了蓋面層與打底層的超高質(zhì)量,完全不需要背面清根、表面拋光清洗與打磨。
高效深熔弧焊機(jī)通過“基于鎖孔效應(yīng)TIG深熔焊焊機(jī)控制系統(tǒng)”配以專用焊槍,通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)焊接物的材料、厚度、工藝參數(shù)等進(jìn)行精密計(jì)算,實(shí)現(xiàn)焊接過程的精確控制,從而實(shí)現(xiàn)焊接作業(yè)的自動(dòng)化,可以通過電腦程序?qū)附訁?shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,以確??芍貜?fù)的超高焊接質(zhì)量。
高效深熔弧焊焊接系統(tǒng)可為多種焊接應(yīng)用節(jié)省大量的人力、材料、能源。非常適合焊接不銹鋼、鎳基合金、鈦合金、鋯合金、鈷合金、白銅等。這些較貴的金屬的加工要求高的焊縫質(zhì)量和成形,高效深熔弧焊焊接能提供高的焊接質(zhì)量和效率;同時(shí)在普通低碳鋼中厚板焊接、厚板深坡口打底工藝上,其質(zhì)量、效率及成本的優(yōu)勢(shì)是目前其它技術(shù)無比擬的。因此比傳統(tǒng)的埋弧焊、GMAW更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
高溶深焊接工藝是在傳統(tǒng)焊接基礎(chǔ)上通過大電流(>300A)形成較大的電弧壓力與熔池液態(tài)金屬的表面張力實(shí)現(xiàn)相對(duì)平衡,形成小孔實(shí)現(xiàn)熔深焊接。焊接時(shí),電弧深深的扎到母材中去,將熔融的金屬排擠到熔池四周側(cè)壁,形成鑰孔。如果電弧壓力、小孔側(cè)壁金屬蒸發(fā)形成的蒸汽反作用力以及液態(tài)金屬表面張力與液態(tài)金屬內(nèi)部壓力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,則小孔就會(huì)穩(wěn)定存在。隨著電弧前進(jìn),熔池金屬在電弧后方彌合并冷卻凝固成焊縫,整個(gè)過程非常類似于等離子(小孔)焊接方法。焊接過程穩(wěn)定波紋細(xì)膩成型美觀,焊縫的微觀組織和力學(xué)性能優(yōu)于TIG焊。
高溶深焊接質(zhì)量的影響因素很多,焊接工藝參數(shù),鎢極結(jié)構(gòu),氣體保護(hù)、外部環(huán)境等。1.鎢極的幾何形狀,陰極發(fā)射的最大熱力值密度與鎢極的表面溫度和鎢極的幾何參數(shù)有關(guān)。鎢極發(fā)射熱離子的面積與焊接電流、鎢極尖端角度和鎢極直徑有關(guān),故sin=Ad/Ac,其中Ad為發(fā)射熱離子最大直徑處的橫截面積,Ac為鎢極熱離子發(fā)射的表面積,2為鎢極尖端夾角。2.保護(hù)氣體的種類和氣流流量。高溶深焊通常用純氬氣作為保護(hù)氣體,焊接時(shí)氣體流量要足夠大,以保護(hù)氣體有足夠的挺度,提高其抗干擾能力。但氣體流量過大,保護(hù)氣流的紊流度增大,將外界的空氣卷入焊接區(qū),使保護(hù)效果變差,使在焊接中焊縫產(chǎn)生氣孔,所以,高溶深焊接時(shí)保護(hù)氣流量一般為20ml/min,可達(dá)到良好的保護(hù)效果。3.高精度的夾具和焊接工藝參數(shù)(焊接速度,焊接電流,電弧電壓等)的合理配合。焊接操作過程中,應(yīng)先調(diào)節(jié)焊接速度,再調(diào)節(jié)焊接電流,焊接速度與板厚成反比,當(dāng)電流>250A時(shí),電弧壓力是小孔形成和保持穩(wěn)定的一個(gè)關(guān)鍵因素,而高溶深焊接過程中熔池的小孔行為是影響焊縫成型和焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵因素,要獲得高質(zhì)量的焊接接頭,必須研究電弧壓力及電弧壓力形成的因素。以下這些因素與高溶深焊接電弧壓力,(1)焊接電流:焊接電流I是影響電弧壓力F的主要因素,(2)鎢極尖端角度和鎢極的直徑,尖端夾角減小或增大鎢極直徑,電弧壓力增大。例如:尖端夾角從90度降到30度,電弧壓力會(huì)增大12%,鎢極直徑從2.4MM增加到6MM,將使電弧壓力增加大9%。(3).電弧電壓:電弧電壓增大,電弧的熱量增加,電弧壓力增大。(4)鎢極的凸臺(tái)半徑:減小凸臺(tái)半徑》會(huì)降低電弧電壓,增大熱量的輸入。
高溶深焊接電流一般是300A-1000A,主要應(yīng)用于平焊,其裝置系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面:(1)焊接控制界面。(2)焊接電源:直流輸入600-1000A,焊接電流與焊接板厚成正比關(guān)系,需熱啟動(dòng)裝置,提供起弧的聚增電流,既一臺(tái)650A的逆變器,另外需要一臺(tái)1000A的整流器提供較大電流,(3)氣體控制系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)焊接保護(hù)、焊后保護(hù)(使用托罩)及背面保護(hù)。(4).循環(huán)冷卻系統(tǒng):由于是大功率焊槍,需要空冷的制冷水箱。(5)送絲系統(tǒng):由于可能會(huì)發(fā)生蓋面層不是很飽滿,可以使用送絲機(jī)在蓋面。(6)電弧控制系統(tǒng):電弧是保持焊接焊接穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。
高溶深焊接的關(guān)鍵技術(shù)性:大電流焊槍和焊接過程中小孔的保持,大電流的焊槍必須有良好的冷卻系統(tǒng)和適量的保護(hù)氣體以確保電弧的穩(wěn)定。根據(jù)焊接電流確定鎢極半徑,鎢極凸臺(tái)半徑、和鎢極尖端夾角,在焊接過程中形成的小孔可提高電弧力和對(duì)材料熱量的吸收率,這是獲得良好焊接質(zhì)量的前提。高溶深采用大電流,產(chǎn)熱較多,板材的受熱面積較大,所以專門設(shè)計(jì)了托罩,托罩固定在焊接的焊槍上面,在托罩中通入氬氣,用以保護(hù)焊接的焊縫區(qū)域,增加氬氣對(duì)焊縫的保護(hù)時(shí)間,使熔池冷態(tài)狀況下再與空氣接觸,避免了氧化的可能。在焊接過程中,電極始終在焊縫的中心位置,這樣更能控制熔池的大小,而且可以使噴嘴,托罩保護(hù)氣體均勻的保護(hù)熔池不會(huì)被氧化。焊接結(jié)束時(shí),托罩保護(hù)不能立即結(jié)束,必須等到焊縫溫度降到一定溫度才能停止送氣。
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