脈沖鎢極氬弧焊是在普通鎢(wu)極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(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)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(di)控(kong)制待焊(han)件(jian)的熱輸入,克服了因熔敷金(jin)屬表(biao)面(mian)張(zhang)力不足以(yi)支(zhi)持熔池,而造成的焊(han)縫下(xia)(xia)塌(ta),從而提高(gao)了焊(han)縫抗燒穿的能(neng)力,特別適用于薄板(ban)(薄至(zhi)0.1mm)對接(jie)焊(han)縫。它可以(yi)在(zai)不加墊板(ban)的情況(kuang)下(xia)(xia),實現單(dan)面(mian)焊(han)雙面(mian)成形(xing)且焊(han)接(jie)變形(xing)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(han)接(jie)工藝、焊(han)接(jie)參數的波動不夠敏感,對(dui)各(ge)種(zhong)焊(han)接(jie)位置有較強的適應(ying)性(xing),適用(yong)于全位置的焊(han)接(jie)。
4. 焊縫成(cheng)形美觀,質量穩定,焊接接頭力(li)學性(xing)能均高(gao)于普通鎢極氬弧焊。
5. 可(ke)根據焊(han)(han)件的厚薄來選(xuan)擇(ze)是(shi)否(fou)填(tian)加(jia)焊(han)(han)絲,也(ye)可(ke)以用氦(hai)氣作(zuo)為保(bao)護氣體。根據脈沖(chong)頻(pin)率(lv)不同,可(ke)分(fen)為低頻(pin)、中頻(pin)和高頻(pin)脈沖(chong)氬弧焊(han)(han)。
a. 低頻脈沖鎢極氬(ya)弧焊
低(di)頻脈(mo)(mo)(mo)沖鎢(wu)極(ji)(ji)氬弧焊(han)(han)(han)的(de)基(ji)本(ben)原理是:焊(han)(han)(han)接電流(liu)的(de)大小(直流(liu)電或交流(liu)電的(de)有(you)效量)呈周期性(xing)脈(mo)(mo)(mo)沖變化,脈(mo)(mo)(mo)沖的(de)頻率以每秒接近于(yu)一次(ci)到幾(ji)次(ci),至多不(bu)(bu)超過十幾(ji)次(ci),以低(di)頻脈(mo)(mo)(mo)沖的(de)方法供給電流(liu)脈(mo)(mo)(mo)沖。低(di)頻脈(mo)(mo)(mo)沖鎢(wu)極(ji)(ji)氬弧焊(han)(han)(han)在生產上(shang)使用較多,例如用機械(xie)操作鎢(wu)極(ji)(ji)脈(mo)(mo)(mo)沖氬弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接奧氏(shi)體型不(bu)(bu)銹鋼薄板對接焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)和導管對接焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)焊(han)(han)(han)接參數(shu),見表3-28和表3-29(為不(bu)(bu)加填(tian)充焊(han)(han)(han)絲鎢(wu)極(ji)(ji)脈(mo)(mo)(mo)沖氬弧焊(han)(han)(han))。焊(han)(han)(han)接時采用直流(liu)正極(ji)(ji)性(xing)電源。
b. 中(zhong)頻脈沖鎢極氬弧焊工藝
中頻脈沖鎢極氬弧(hu)焊(han)是在直流(liu)(liu)電上疊(die)加(jia)200~500Hz中頻脈沖電流(liu)(liu),可(ke)(ke)提(ti)高(gao)電弧(hu)挺度(du),在一定程(cheng)度(du)上增(zeng)加(jia)熔深(shen),并促使(shi)熔池金屬(shu)晶粒細化,可(ke)(ke)提(ti)高(gao)焊(han)縫金屬(shu)的(de)韌性。這種工藝用于航空、航天工程(cheng)重要部件的(de) 焊(han)接。
c. 高頻脈(mo)沖鎢極氬弧焊工(gong)藝(yi)
高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖鎢極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)與(yu)低頻(pin)(pin)、中(zhong)頻(pin)(pin)脈沖氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)不同之處,是焊(han)(han)(han)(han)接電(dian)(dian)(dian)(dian)流以每(mei)秒鐘幾千次(ci)甚至幾萬次(ci)的(de)(de)極(ji)(ji)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)率變化(hua)著。這(zhe)樣的(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖電(dian)(dian)(dian)(dian)流使電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)磁(ci)收效應比較(jiao)強(qiang)烈,使圓錐(zhui)形(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)變成(cheng)圓柱形(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu),電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)壓縮(suo)更(geng)為(wei)激烈,增(zeng)(zeng)強(qiang)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)挺度(du)。不僅(jin)提高(gao)(gao)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量密度(du)而且增(zeng)(zeng)強(qiang)了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)穿(chuan)透力(li),在(zai)(zai)相同的(de)(de)有(you)效電(dian)(dian)(dian)(dian)流下可達到(dao)更(geng)大的(de)(de)熔(rong)深或在(zai)(zai)相同的(de)(de)熔(rong)深下提高(gao)(gao)了(le)焊(han)(han)(han)(han)接速(su)(su)度(du),同時(shi)(shi)使熔(rong)池能(neng)(neng)(neng)很好(hao)地(di)攪拌,改善(shan)(shan)了(le)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)冶(ye)金性能(neng)(neng)(neng),特別適合鋁(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)合金的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接。高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)壓力(li)還導(dao)致超聲振動(dong),它(ta)可以增(zeng)(zeng)強(qiang)熔(rong)化(hua)金屬(shu)的(de)(de)流動(dong)性。這(zhe)些都有(you)利于細化(hua)晶粒(li),減少焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)氣孔,還使焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)形(xing)美觀(guan)。在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)接電(dian)(dian)(dian)(dian)流平(ping)均值相等(deng)的(de)(de)情況下,高(gao)(gao)頻(pin)(pin)脈沖鎢極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接速(su)(su)度(du)可比普通鎢極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)提高(gao)(gao)一(yi)倍,這(zhe)就必然縮(suo)短焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫的(de)(de)停留(liu)時(shi)(shi)間,對改善(shan)(shan)奧氏體型不銹(xiu)鋼耐蝕性是有(you)益的(de)(de)。但(dan)是,這(zhe)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接方法(fa)在(zai)(zai)施焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程中(zhong)有(you)刺耳的(de)(de)噪聲,對人(ren)體健康(kang)有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)影響。同時(shi)(shi),這(zhe)類弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)機電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)造價昂貴(gui),導(dao)致應用范圍小,在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼高(gao)(gao)速(su)(su)焊(han)(han)(han)(han)管生(sheng)(sheng)產線上有(you)時(shi)(shi)采(cai)用這(zhe)種(zhong)工藝。
有(you)關脈沖(chong)鎢極(ji)氬弧焊機的(de)型號很多,表3-30列出了國內幾種(zhong)型號及主要技術性能(neng),可供選用。
為了(le)克服(fu)鎢(wu)極(ji)(ji)惰性氣體保護焊(han)(han)自(zi)身效率較(jiao)低的弱(ruo)點(dian),擴大(da)其應用范圍,發(fa)展了(le)許多新(xin)的工藝方法,除(chu)了(le)上(shang)面介紹脈沖鎢(wu)極(ji)(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)外(wai),還有熱絲鎢(wu)極(ji)(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)、雙弧和多弧鎢(wu)極(ji)(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)等(deng)。
鎢極氬(ya)弧焊方(fang)法和應用范圍,見表 3-31 。