脈沖鎢極氬弧焊是在普通鎢極(ji)氬弧焊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(yi)精確地控制待焊(han)件的(de)熱輸入,克服(fu)了因熔(rong)敷(fu)金屬(shu)表面張(zhang)力不足以(yi)支持熔(rong)池(chi),而造成的(de)焊(han)縫(feng)下塌,從而提高了焊(han)縫(feng)抗燒穿的(de)能力,特別適用于薄板(薄至0.1mm)對接焊(han)縫(feng)。它可以(yi)在不加墊板的(de)情況下,實現單(dan)面焊(han)雙面成形且(qie)焊(han)接變形量小。
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)焊接(jie)工藝、焊接(jie)參數(shu)的(de)波動不(bu)夠敏(min)感(gan),對(dui)各種(zhong)焊接(jie)位置有較強的(de)適(shi)(shi)應性,適(shi)(shi)用于全位置的(de)焊接(jie)。
4. 焊縫成形(xing)美觀,質量穩定,焊接接頭力學性能均(jun)高于普(pu)通(tong)鎢極氬弧焊。
5. 可根(gen)據焊件(jian)的厚薄來選(xuan)擇是否填加焊絲(si),也可以用(yong)氦氣作為保護(hu)氣體。根(gen)據脈沖(chong)頻率不同,可分(fen)為低頻、中頻和高頻脈沖(chong)氬弧焊。
a. 低頻脈沖鎢極氬弧焊
低頻脈(mo)沖(chong)鎢極(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)(han)的基本原(yuan)理是:焊(han)(han)(han)接電(dian)流(liu)(liu)(liu)的大(da)小(xiao)(直(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)或交流(liu)(liu)(liu)電(dian)的有效量)呈周期(qi)性脈(mo)沖(chong)變化,脈(mo)沖(chong)的頻率以每秒接近于一次(ci)到幾(ji)次(ci),至多不(bu)超(chao)過十幾(ji)次(ci),以低頻脈(mo)沖(chong)的方法(fa)供給電(dian)流(liu)(liu)(liu)脈(mo)沖(chong)。低頻脈(mo)沖(chong)鎢極(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)(han)在生(sheng)產(chan)上使用較多,例如用機械(xie)操作鎢極(ji)脈(mo)沖(chong)氬(ya)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)薄板(ban)對(dui)接焊(han)(han)(han)縫(feng)和導管對(dui)接焊(han)(han)(han)縫(feng)的焊(han)(han)(han)接參(can)數,見表3-28和表3-29(為不(bu)加填(tian)充焊(han)(han)(han)絲鎢極(ji)脈(mo)沖(chong)氬(ya)弧焊(han)(han)(han))。焊(han)(han)(han)接時采(cai)用直(zhi)流(liu)(liu)(liu)正極(ji)性電(dian)源。
b. 中頻脈(mo)沖(chong)鎢極氬(ya)弧焊工藝(yi)
中頻脈(mo)沖鎢極氬(ya)弧(hu)焊是(shi)在(zai)直流(liu)電上(shang)疊加200~500Hz中頻脈(mo)沖電流(liu),可提高(gao)電弧(hu)挺度(du),在(zai)一定程度(du)上(shang)增加熔深,并促使熔池(chi)金屬晶粒細化,可提高(gao)焊縫金屬的韌(ren)性。這種工藝用于航空、航天工程重要(yao)部件的 焊接。
c. 高頻(pin)脈沖鎢極氬弧焊工藝
高頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)與低頻(pin)(pin)、中(zhong)頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)不(bu)同之(zhi)處,是焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)(dian)流以每秒鐘幾(ji)千次甚至幾(ji)萬次的(de)(de)(de)極高頻(pin)(pin)率變化(hua)著。這(zhe)樣的(de)(de)(de)高頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)電(dian)(dian)流使(shi)(shi)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)磁收效應比較強烈(lie),使(shi)(shi)圓錐形電(dian)(dian)弧(hu)(hu)變成(cheng)圓柱形電(dian)(dian)弧(hu)(hu),電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)壓縮更為激(ji)烈(lie),增(zeng)(zeng)強了電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)挺度(du)(du)。不(bu)僅提高了電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)能量密度(du)(du)而且增(zeng)(zeng)強了電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)穿透(tou)力,在(zai)相(xiang)同的(de)(de)(de)有(you)效電(dian)(dian)流下可(ke)達到更大的(de)(de)(de)熔深或(huo)在(zai)相(xiang)同的(de)(de)(de)熔深下提高了焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)(du),同時(shi)使(shi)(shi)熔池能很好地攪拌,改(gai)(gai)善了焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)冶金(jin)性(xing)(xing)能,特別適合鋁及(ji)鋁合金(jin)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。高頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生的(de)(de)(de)壓力還導(dao)(dao)致超聲(sheng)振動,它可(ke)以增(zeng)(zeng)強熔化(hua)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)流動性(xing)(xing)。這(zhe)些(xie)都有(you)利于細(xi)化(hua)晶粒,減少焊(han)(han)(han)縫氣孔,還使(shi)(shi)焊(han)(han)(han)縫成(cheng)形美觀。在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)(dian)流平均值(zhi)相(xiang)等的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下,高頻(pin)(pin)脈(mo)沖(chong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)(du)可(ke)比普(pu)通鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)提高一倍,這(zhe)就必然縮短(duan)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)在(zai)高溫的(de)(de)(de)停留時(shi)間,對改(gai)(gai)善奧氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)鋼耐蝕(shi)性(xing)(xing)是有(you)益的(de)(de)(de)。但是,這(zhe)種焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法在(zai)施焊(han)(han)(han)過(guo)程中(zhong)有(you)刺耳(er)的(de)(de)(de)噪聲(sheng),對人體健康有(you)一定的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。同時(shi),這(zhe)類弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)機(ji)電(dian)(dian)源(yuan)造價昂貴(gui),導(dao)(dao)致應用范圍(wei)小(xiao),在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼高速焊(han)(han)(han)管生產(chan)線上有(you)時(shi)采用這(zhe)種工藝。
有關(guan)脈(mo)沖鎢極氬弧焊機的型(xing)號很(hen)多,表(biao)3-30列(lie)出了國內幾種型(xing)號及主要(yao)技術(shu)性(xing)能(neng),可供選(xuan)用。
為了克服鎢極(ji)惰性氣體保護焊自身效率(lv)較低(di)的弱點,擴大其應用范圍,發展了許多新的工藝(yi)方(fang)法,除了上(shang)面介紹(shao)脈沖鎢極(ji)氬(ya)弧焊外,還有熱絲鎢極(ji)氬(ya)弧焊、雙弧和多弧鎢極(ji)氬(ya)弧焊等。
鎢(wu)極氬弧焊方法和應用范圍,見(jian)表 3-31 。