氣電立焊焊接方法學(xué)習(xí)要點(diǎn)總結(jié)

氣電立焊焊接方法學(xué)習(xí)要點(diǎn)總結(jié)焊接1311張華榮2013118526113一、氣電立焊焊接方法基本概念二、氣電立焊基本原理三、工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍（材料、結(jié)構(gòu)、環(huán)境）四、影響焊接質(zhì)量的工藝參數(shù)五、焊接方法（系統(tǒng)）設(shè)備與裝置組成和性能指標(biāo)六、典型零件的應(yīng)用實(shí)例一、氣電立焊焊接方法基本概念

氣電立焊(英文簡(jiǎn)稱EGW)，是熔化極氣體保護(hù)電弧焊和藥芯焊絲電弧焊兩種方法的融合（配備專用的藥芯焊絲，以CO2氣體保護(hù)），是利用滑塊擋住熔融的焊縫金屬，以實(shí)現(xiàn)立焊位置的焊接（用于焊接垂直或接近垂直位置的焊接接頭），可外加氣體或混合氣體提供輔助保護(hù)，亦可不加。

注：氣電立焊方法在機(jī)械系統(tǒng)方面與電渣焊方法相似。氣電立焊是由電渣焊方法發(fā)展而來(lái)的。氣電立焊是一種機(jī)械方法，并且一旦開始焊接就連續(xù)焊到結(jié)束，焊接過(guò)程平靜，飛濺很少。通常，焊接以單程完成。

電渣焊是利用電流通過(guò)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，將填充金屬和母材熔化，凝固后形成金屬原子間牢固連接。二、氣電立焊基本原理

焊接時(shí)，電弧軸線方向與焊縫熔深方向垂直。在焊縫的正面采用水冷銅滑塊、焊縫的背面采用水冷檔排(或襯墊)（圖1、圖2）使用藥芯焊絲送入焊件和檔塊形成的凹槽中，電弧在焊絲和接頭底部的起焊板之間引燃。

電弧的熱量熔化了坡口表面并同時(shí)送給焊絲。熔化的母材不斷地匯流到電弧下面的熔池中，并凝固成焊縫金屬。在厚壁焊件中為均勻地分布熱量和熔敷焊縫金屬，焊絲可沿接頭整個(gè)厚度方向作橫向擺動(dòng)。隨著焊接空間的逐漸填充，一塊或兩塊隨焊接機(jī)頭向上移動(dòng)。雖然焊縫的軸線和行走方向是垂直的，但實(shí)際上仍是平焊位置。三、工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1.氣電立焊的特點(diǎn)：

工藝過(guò)程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良（圖3）、生產(chǎn)效率比手工電弧焊高10倍以上,因此這種方法在船體焊接應(yīng)用中不斷發(fā)展,現(xiàn)在已具備單絲、雙絲（圖4）兩種送絲方式。采用單絲還是雙絲主要根據(jù)所焊船體的板厚來(lái)確定，圖5則給出了如何根據(jù)板厚范圍來(lái)確定送絲數(shù)。雙絲焊時(shí)，第一根焊絲需要沿焊縫的熔深方向進(jìn)行擺動(dòng)。2.氣電立焊工藝要點(diǎn)：焊縫背面墊板（相對(duì)焊機(jī)操作臺(tái)）形式可有三種墊板形式:（1）背面用陶瓷襯墊,正面用水冷銅滑塊強(qiáng)制成形的方法；（2）焊縫雙面均采用水冷銅滑塊強(qiáng)制成形的方法；（3）不用外加氣體、采用自保護(hù)藥芯焊絲單面水冷銅滑塊強(qiáng)制成形法；注意，三種方法的焊接材料都有所區(qū)別。

采用氣電立焊可焊制與電渣焊相同的接頭形式。通常，適用于傳統(tǒng)的電渣焊方法的接頭形式，也適用于氣電立焊。氣電立焊用的接頭構(gòu)造及其裝配如圖所示。4.氣電立焊的材科?焊絲氣電立焊既可用實(shí)心焊絲,又可用藥芯焊絲。常用實(shí)心焊絲的直徑有l(wèi).6mm、2.0mm和2.4mm。藥芯焊絲的常用直徑為l.6~3.2mm。焊絲的選用原則與普通GMAW相同,主要根據(jù)母材及其厚度確定。氣電立焊藥芯焊絲的藥粉填料中,造渣劑比率低于標(biāo)準(zhǔn)藥芯焊絲。這種焊絲能在冷卻滑塊或擋板之間形成一層薄的熔渣,使焊縫表面光滑。?保護(hù)氣體對(duì)于藥芯焊絲氣電立焊,通常采用二氧化碳做保護(hù)氣體。推薦的氣體流量范圍為14~66L/min。對(duì)于鋼的實(shí)心焊絲焊接,通常采用80%Ar+20%C02(體積分?jǐn)?shù))

的混合氣體,用藥芯焊絲焊接時(shí)也可采用這種混合氣體。某些藥芯焊絲是自保護(hù)型的,這類焊絲在電弧熱作用下可產(chǎn)生一種濃密的保護(hù)氣體而保護(hù)填充金屬和熔融焊縫金屬,這種保護(hù)方法相似于自保護(hù)的藥芯焊絲電弧焊。4.適用范圍氣電立焊主要用于碳素鋼和合金鋼的焊接,但也適用于焊接奧氏體不銹鋼及其他金屬和合金。

氣電立焊用于連接必須在垂直位置焊接或可放在垂直位置焊接的厚板,焊接通常以單程完成。此方法的實(shí)用性取決于板材的厚度和接頭的長(zhǎng)度。此方法具有平焊位置焊接的優(yōu)點(diǎn),但是必須有足夠數(shù)量的焊縫。這樣,在夾具上和特殊焊接設(shè)備上的花費(fèi)才是合算的。

大型的結(jié)構(gòu)件,如船舶殼體、橋梁、沉箱、貯罐、海上鈷采設(shè)備、局層建筑結(jié)構(gòu)的某些部件等,用氣電立焊方法制造可能是有利的。已采用氣電立焊方法對(duì)接焊焊接了大直徑管道和式壓力容器的縱縫。

待焊接頭越長(zhǎng),這種方法的效率越高。大型貯罐對(duì)于垂直接頭的現(xiàn)場(chǎng)焊接,氣電立焊方法解決了手工焊操作周期長(zhǎng)和成本高的問(wèn)題。采用自保護(hù)藥芯焊絲特別有利,因?yàn)椴恍枰恐氐谋Ｗo(hù)氣體器具。氣電立焊適合于X形坡口的雙程焊接,但需要特殊形狀的滑塊。四、影響焊接質(zhì)量的工藝參數(shù)1.氣電立焊關(guān)鍵參數(shù)的控制氣電立焊的焊接位置垂直或接近于垂直方向，電弧軸線方向與母材熔深方向成直角，熔化的焊絲金屬堆積迭加，熔池不斷水平上移形成焊縫，其熔深產(chǎn)生所需熱量的傳遞方式與其它電弧焊有所不同。氣電立焊焊接電弧產(chǎn)生的熱量主要流向三個(gè)方向：熔化焊絲、熔化母材、滑塊吸收。1）母材坡口截面積控制是影響熔深的主要參數(shù)之一：熔深反映了坡口兩側(cè)母材的熔化量，直接決定了焊接質(zhì)量。增加坡口截面積就增加了焊接線能量，導(dǎo)致熔深增加。熔深的大小由熔池過(guò)熱金屬的過(guò)熱度即溫度梯度決定；影響熔池熔融金屬的過(guò)熱度的因素也就是影響熔深的大小的因素；（2）線能量控制對(duì)于一般電弧焊焊接線能量為E=IU/Vw；對(duì)于氣電立焊，焊接時(shí)采用等速送絲、大電流密度、較高的電弧電壓，其送絲速度等于熔化速度熔化速度正比于向坡口填充金屬的速度，經(jīng)推導(dǎo)可得焊接線能量為E=ki.U.S式中ki為焊絲熔化系數(shù)、S為坡口截面積。增加電弧電壓可增加焊接線能量；（3）冷卻速度控制當(dāng)焊接規(guī)范和坡口參數(shù)確定后，焊絲和母材吸熱可以認(rèn)為是不變的，而強(qiáng)制成形的銅滑塊吸熱，則隨冷卻介質(zhì)水變化較大。水的溫度、水的流量對(duì)吸熱影響很大，低的水溫和大的流速水帶走的熱量，遠(yuǎn)大于高水溫低流速的情況，所以在焊接厚板時(shí)應(yīng)減少水流量；焊接薄板時(shí)可增加水的流量；通過(guò)調(diào)節(jié)水流量來(lái)調(diào)節(jié)熔池的冷卻速度可有效的控制熔深的大??；表1給出了兩種厚板EGW焊接工藝參數(shù)，供參考。2.缺陷

在正常操作條件下進(jìn)行氣電立焊,總可形成質(zhì)量高而無(wú)缺陷的焊縫。不正常的焊接條件可能導(dǎo)致形成有缺陷的焊縫。常見的缺陷有夾渣、氣孔和裂紋。（1）夾渣在氣電立焊焊縫中可能出現(xiàn)夾渣。氣電立焊是一種單道焊方法,這樣不必進(jìn)行焊道間清渣。焊縫金屬凝固速度比較緩慢,有足夠時(shí)間使任何熔渣浮到熔融焊縫金屬表面。若焊絲擺動(dòng),當(dāng)電弧靠近某一滑塊時(shí),在另一塊滑塊附近就可能局部地凝固;當(dāng)電弧返回時(shí),如果熔渣未被再次熔化就會(huì)夾在焊縫金屬中。（2）氣孔藥芯焊絲的藥芯中含有脫氧劑和脫氮組分。藥芯中兼有造氣和造渣組分,通常能形成致密的無(wú)氣孔組分。但對(duì)正常的保護(hù)氣體覆蓋層稍有干擾便可能產(chǎn)生氣孔。氣電立焊焊縫中產(chǎn)生氣孔的其他原因,可能有抽風(fēng)過(guò)大、冷卻滑塊漏水、藥芯焊絲中的藥粉不足、焊絲或保護(hù)氣體污染以及在焊接開始時(shí)有空氣侵入等。

氣電立焊焊縫中的氣孔通常在焊縫邊緣附近起源,順著焊縫金屬凝固路徑朝著中心線擴(kuò)展。不能用肉眼檢查方法發(fā)現(xiàn)氣電立焊焊縫中的氣孔,除非在割掉起焊板和引出板時(shí)露出焊縫內(nèi)部才能發(fā)現(xiàn)。（3）裂紋在正常焊接條件下焊縫中不會(huì)出現(xiàn)裂紋。焊縫金屬的加熱和冷卻比較慢，大大地減小了在寒風(fēng)中產(chǎn)生冷裂紋的危險(xiǎn)。熱影響區(qū)也具有高的抗冷裂紋的性能。

如果產(chǎn)生裂紋，通常是熱裂紋。裂紋是在凝固過(guò)程中，或在剛凝固后形成。這些裂紋幾乎是在焊縫的中心部分。

消除焊縫裂紋最有效的辦法是改善焊縫的凝固形式。這可以通過(guò)適當(dāng)改變焊接參數(shù)而修正焊接熔池形狀實(shí)現(xiàn)，如提高電弧電壓、降低電流和行走速度等。加大板材間的接頭間隙有助于消除裂紋。如果裂紋是由鋼中的高或高S引起的，則應(yīng)減小母材的熔深，以使焊態(tài)金屬中母材的稀釋量降到最小。此外，焊接高S鋼時(shí)應(yīng)使用Mn含量高的焊絲。五、焊接方法（系統(tǒng)）設(shè)備與裝置組成和性能指標(biāo)氣電立焊設(shè)備主要組成部分包括（圖6、圖7）：①攜焊機(jī)頭升降的機(jī)械系統(tǒng)；②快速送絲系統(tǒng)；③水冷強(qiáng)迫成型系統(tǒng)；④焊接電源及供（保護(hù)）氣系統(tǒng)；⑤焊槍及焊槍擺動(dòng)控制系統(tǒng)；⑥焊接過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)。六、典型零件的應(yīng)用實(shí)例

氣電自動(dòng)焊最適用于船體總段大合攏縫（圖8）的焊接，多個(gè)永磁體吸盤將鋁合金齒條軌道固定在船體鋼板上，其軌道可以接長(zhǎng)數(shù)十米；焊機(jī)的整體機(jī)架內(nèi)具有自動(dòng)提升機(jī)構(gòu)和自動(dòng)鎖定裝置，便于船體立縫焊接時(shí)的高空作業(yè)，使操作安全可靠，使焊接熔池始終處于最佳觀察狀態(tài)；

瑞典ESAB公司，采用懸掛在焊縫頂部的牽引電機(jī)的動(dòng)鏈條牽引機(jī)頭上升的方案，