脈沖鎢極氬弧焊是在普通鎢極氬弧焊(han)基礎上發展起來的一種新的焊接工藝,它通過控制電弧能量周期性脈沖變化來控制焊接熔池過程,也可以以鎢極為電極。其原理是以一個較小基值電流來維持一個電弧的電離通道,在此基礎上周期性加一個同極性高峰脈沖主電弧,以熔化金屬并控制熔滴過渡。脈沖焊接電源一般是由直流電源外加一晶閘管直流開關裝置組成,其脈沖電路原理見圖3-41所示。
在焊接厚度小于1mm的奧氏(shi)體(ti)不銹鋼箔片和金屬軟管管坯時,若采用均勻焊接電流施焊,所需要的焊接電流只是幾安培或十幾安培。雖然所選用的鎢絲電極直徑可以相應減小,但是電流密度仍然會變得太小,導致鎢絲局部的極斑飄移,造成電弧不穩;如果焊接電流調得大些,又會使被焊薄件過熱而燒穿。為了克服上述缺點且又要保證連續焊接,研制出一種新的焊接工藝-氣體保護脈沖電弧焊,它的優越性在于:
1. 它可以精確地控(kong)制待(dai)焊(han)(han)件(jian)的(de)(de)(de)熱輸(shu)入,克服了因熔敷(fu)金(jin)屬(shu)表面張力(li)不足以支持熔池,而(er)造(zao)成的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)下塌,從而(er)提高了焊(han)(han)縫(feng)抗燒穿的(de)(de)(de)能(neng)力(li),特別(bie)適(shi)用于薄板(薄至0.1mm)對接焊(han)(han)縫(feng)。它可以在(zai)不加墊板的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下,實現單面焊(han)(han)雙面成形(xing)且焊(han)(han)接變(bian)形(xing)量小(xiao)。
2. 在保證焊透的前提下,可以調節熱輸入及焊縫在高溫停留時間,因而適合各種焊接性較差材料的焊接,可減小熱裂紋、淬硬和冷裂的傾向,對于奧氏體不銹鋼還能提高焊接接頭耐蝕性。
3. 它對(dui)焊(han)接(jie)工藝、焊(han)接(jie)參數的(de)(de)波(bo)動(dong)不(bu)夠敏感,對(dui)各種(zhong)焊(han)接(jie)位(wei)置有較強的(de)(de)適(shi)應性,適(shi)用于全位(wei)置的(de)(de)焊(han)接(jie)。
4. 焊(han)(han)縫成形美(mei)觀,質量(liang)穩(wen)定,焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭力學性能均高于普(pu)通鎢(wu)極(ji)氬弧焊(han)(han)。
5. 可根據(ju)焊件(jian)的(de)厚薄來(lai)選(xuan)擇是否填加焊絲,也可以(yi)用氦氣(qi)作為(wei)保護氣(qi)體。根據(ju)脈沖頻率不同,可分(fen)為(wei)低頻、中頻和(he)高頻脈沖氬弧焊。
a. 低頻脈(mo)沖(chong)鎢極(ji)氬弧焊
低(di)頻脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)基本(ben)原理是:焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流(liu)(liu)的(de)大小(直流(liu)(liu)電或交(jiao)流(liu)(liu)電的(de)有效量)呈周期性(xing)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)變化,脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)的(de)頻率以(yi)每(mei)秒接(jie)(jie)近于一次(ci)到幾(ji)次(ci),至多(duo)不超(chao)過十幾(ji)次(ci),以(yi)低(di)頻脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)的(de)方法供給(gei)電流(liu)(liu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)。低(di)頻脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)在生產上使(shi)用較(jiao)多(duo),例如用機械操作(zuo)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)奧(ao)氏體型(xing)不銹鋼薄板對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫和導管對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)參數,見表3-28和表3-29(為不加填充(chong)焊(han)(han)(han)(han)絲鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han))。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)采用直流(liu)(liu)正極(ji)(ji)性(xing)電源。
b. 中頻(pin)脈沖鎢極(ji)氬弧焊工藝(yi)
中頻脈沖鎢極氬(ya)弧焊(han)是在直流電上疊(die)加(jia)200~500Hz中頻脈沖電流,可(ke)提(ti)高電弧挺度,在一定(ding)程(cheng)度上增加(jia)熔深,并促使熔池(chi)金屬晶粒細化,可(ke)提(ti)高焊(han)縫金屬的韌性(xing)。這種工藝用(yong)于(yu)航空、航天工程(cheng)重要部件的 焊(han)接(jie)。
c. 高頻脈沖鎢極(ji)氬弧焊工藝
高(gao)(gao)(gao)頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)與低頻(pin)、中頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)不(bu)同(tong)之(zhi)處,是(shi)(shi)焊(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)以每秒鐘幾(ji)千次甚(shen)至幾(ji)萬次的(de)(de)(de)(de)(de)極高(gao)(gao)(gao)頻(pin)率(lv)變化著。這樣的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)使電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)磁收(shou)效應比(bi)較強(qiang)烈,使圓錐形(xing)(xing)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)變成(cheng)圓柱形(xing)(xing)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu),電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)壓縮更為激烈,增強(qiang)了(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)挺度(du)(du)。不(bu)僅提高(gao)(gao)(gao)了(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)(du)而且增強(qiang)了(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透力(li),在相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效電(dian)(dian)流(liu)下可達到更大的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)深或在相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)深下提高(gao)(gao)(gao)了(le)焊(han)(han)接(jie)速度(du)(du),同(tong)時(shi)使熔(rong)池能(neng)很(hen)好地攪(jiao)拌(ban),改善了(le)焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)冶金性(xing)能(neng),特(te)別(bie)適(shi)合鋁及鋁合金的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)。高(gao)(gao)(gao)頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)還(huan)導(dao)致超聲振動,它可以增強(qiang)熔(rong)化金屬的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動性(xing)。這些都有(you)利于(yu)細化晶粒,減少焊(han)(han)縫氣孔(kong),還(huan)使焊(han)(han)縫成(cheng)形(xing)(xing)美觀(guan)。在焊(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)平均值相等的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,高(gao)(gao)(gao)頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)速度(du)(du)可比(bi)普通鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)提高(gao)(gao)(gao)一(yi)倍(bei),這就必然縮短焊(han)(han)縫金屬在高(gao)(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)停留(liu)時(shi)間,對改善奧氏體(ti)型不(bu)銹鋼耐蝕性(xing)是(shi)(shi)有(you)益(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)。但是(shi)(shi),這種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法(fa)在施(shi)焊(han)(han)過程中有(you)刺耳(er)的(de)(de)(de)(de)(de)噪聲,對人(ren)體(ti)健(jian)康有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。同(tong)時(shi),這類弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)機(ji)電(dian)(dian)源造價昂貴,導(dao)致應用范圍小,在不(bu)銹鋼高(gao)(gao)(gao)速焊(han)(han)管生(sheng)(sheng)產線上有(you)時(shi)采用這種(zhong)工藝。
有關脈沖鎢(wu)極氬(ya)弧焊機的型號很多,表3-30列出了國內幾種(zhong)型號及(ji)主要(yao)技術性能,可供(gong)選用。
為了克服鎢極惰性氣體保護焊(han)自(zi)身效(xiao)率較低的弱點,擴大(da)其應(ying)用(yong)范圍,發展了許多新的工(gong)藝方法,除了上面介(jie)紹脈沖鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)外,還有熱絲鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)、雙弧(hu)和多弧(hu)鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)等。
鎢極氬(ya)弧焊方法和應用(yong)范圍(wei),見表(biao) 3-31 。