熔化極氣體保護電弧焊屬于用電弧作為熱源的熔化焊方法,其電弧建立在連續送進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晶形成焊縫并把分離的母材通過冶金方式連接起來。
按裂紋產生的原因分,又可把裂紋分為:(1)再熱裂紋:接頭冷卻后再加熱至500~700℃時產生的裂紋。再熱裂紋產生于沉淀強化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金屬)的焊接熱影響區內的粗晶區,一般從熔合線向熱影響區的粗晶區發展,呈晶間開裂特征。
電焊是材料連接加工中的一種經濟、適用、技術先進的方法。用電焊幾乎可實現任何兩種金屬材料,以及某些金屬材料與非金屬材料之間的焊接;可實現以小拼大,制成大型的、經濟合理的結構;可以在結構的不同部位采用不同性能的材料,充分發揮各種材料的特點;電焊件具有氣密性好、重量輕的特點;用電焊還可實現超薄、超細材料之間的焊接。
對焊接熔池進行冶金處理,主要通過在焊接材料(焊條藥皮、焊絲、焊劑)中加入一定量的脫氧劑(主要是錳鐵和硅鐵)和一定量的合金元素,在焊接過程中排除熔池中的FeO,同時補償合金元素的燒損。
操作要點換焊條時的接頭是難點,一方面收弧時易在背面焊道產生冷縮孔,另一方面接頭時易產生焊道脫節。其操作要點是:①收弧前在熔池前方做一熔孔后,再將電弧向坡口一側帶10~15mm收弧或往熔池前的一坡口面上給兩滴鋼水收弧 ②接頭時,在距弧坑10~15mm處起弧,運條至弧坑根部,將焊條沿已有的熔孔下壓,聽到“噗”聲后,停頓2s左右,提起焊條正常焊接③焊接時,焊件背面應保持1/2的弧柱.
引弧:引弧一般采用引弧器(高頻振蕩器或高頻脈沖發生器),鎢極與焊件不接觸引燃電弧,沒有引弧器時采用接觸引弧(多用于工地安裝,特別高空安裝),可用紫銅或石墨放在焊件坡口上引弧,但此法比較麻煩,使用較少,一般用焊絲輕輕一劃,使焊件和鎢極直接短路又快速斷開而引燃電弧。
焊道過燒能嚴重降低接頭的使用性能,必須找出產生原因,制定預防措施。
電渣焊的優點是:可焊的工件厚度大(從30mm到大于1000mm),生產率高。主要用于在斷面對接接頭及丁字接頭的焊接。電渣焊可用于各種鋼結構的焊接,也可用于鑄件的組焊。電渣焊接頭由于加熱及冷卻均較慢,熱影響區寬、顯微組織粗大、韌、因此焊接以后一般須進行正火處理。
助水冷噴嘴等措施,可以使電弧的弧柱區橫截面積減小,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。
焊縫的接頭情況以下有四種:1)中間接頭:后焊的焊縫從先焊的焊縫尾部開始焊接,要求在弧坑前約10mm附近引弧,電弧長度應比正常焊接時略長些,然后回移到弧坑處,壓低電弧并稍作擺動,再向前正常焊接。這種接頭方法是使用較多的一種,適用于單層焊及多層焊的表層接頭。
工藝和技術上還具有焊接區可見度好,便于觀察、操作;焊接熱影響區和焊接變形較小;熔池體積較小結晶速度較快,全位置焊接性能良好;對銹污敏感度低的優點。
焊接質量好,纖維素焊條焊接的焊縫根部成形飽滿,電弧吹力大,穿透均勻,焊道背面成形美觀,抗風能力強,適于野外作業。減少焊接材料的消耗,與傳統的由下向上焊接方法相比焊條消耗量減少20%-30%。
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近代以來,隨著人類對電、熱、超聲波、激光等能量形式的掌握水平極大提升,焊接技術也空前繁榮起來。從工藝路徑角度來說,目前工業上四種用途較廣的鋼鐵焊接技術分別是電弧焊、氣焊、電阻焊和激光焊。
檢查工件是否合格:是否有油、銹等臟物(焊縫20mm內必須干凈、干燥) 坡口角度、間隙、鈍邊是否合適。坡口角度、間隙大、則曾大焊接量大,易產生焊瘤。坡口角度小、間隙小、鈍邊厚則容易產生未熔合和焊不透。一般來說坡口角度為30°~32°,間隙為0~4mm,鈍邊為0~1mm。定位焊的長度、點數是否達到要求,定位焊本身要沒有缺陷。
焊接(F=Fω,I=Iω)這個階段是焊件加熱熔化形成熔核的階段。焊接電流可基本不變(指有效值),亦可為漸升或階躍上升。在此期間焊件焊接區的溫度分布經歷復雜的變化后趨向穩定。起初輸入熱量大于散失熱量,溫度上升,形成高溫塑性狀態的連接區,并使中心與大氣隔絕,保證隨后熔化的金屬不氧化,而后在中心部位首先出現熔化區。
熔化極氣體保護焊選用電源時須考慮配合的送絲系統。這一點在后面談到其焊接時要詳細說明。當焊絲直徑較細時(φ≤1.6mm),可用等速送絲系統配合平特性弧焊電源。當焊絲直徑較粗時(φ>1.6mm),宜用變速送絲系統配合緩降特性弧焊電源,通常可采用弧焊整流器。而鋁及其合金的焊接,則可用矩形波交流弧焊電源。
焊縫金屬溶解過多的氫氣熔池金屬內溶解的氫氣量,在結晶時超過它們的較大溶解度,焊縫金屬內不可避免的生成氣孔。這氣孔是由氫氣所引起。二氧化碳氣體保護焊,當焊前的準備工作做好以后,二氧化碳氣體內所含的水汽(即純度不合格的二氧化碳氣體),是引起焊縫金屬形成氣孔的主要原因。

