埋弧焊埋弧焊原理： 在焊劑層下，電弧在熔化的電極與工件之間之間燃燒，電弧熱使焊絲、焊劑、母材熔化以致部分蒸發(fā)，在電弧區(qū)形成蒸氣空腔，電弧在空腔內(nèi)穩(wěn)定燃燒，底部是金屬熔池，頂部是熔渣，隨著電弧向前移動，電弧力將液態(tài)金屬推向后方并逐漸冷卻凝固成焊縫，熔渣凝固成渣殼覆蓋在焊縫表面。 埋弧焊形成過程：連續(xù)送進(jìn)的焊絲在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下引燃電弧，靠近電弧區(qū)的焊劑在電弧熱的作用下被熔化，這樣，顆粒狀焊劑、熔化的焊劑把電弧和熔池金屬嚴(yán)密的包圍住，使之與外界空氣隔絕。焊絲不斷地送進(jìn)到電弧區(qū)，并沿著焊接方向移動。電弧也隨之移動，繼續(xù)熔化焊件與焊劑，形成大量液態(tài)金屬與液態(tài)焊劑。待冷卻后，便形成了焊縫與焊渣。 埋弧焊優(yōu)缺點：優(yōu)點:1）熔敷速度高，生產(chǎn)效率高；2）焊接質(zhì)量好，容易實現(xiàn)機(jī)械化、自動化；3）無輻射和噪音，是一種安全、綠色的焊接方法。 缺點:1）受焊接位置限制，常用于平焊和平角焊位置的焊接，不適合焊小、薄件；2）不便觀察，需要焊縫自動跟蹤裝置，對裝配精度要求高；3）設(shè)備一次性投資大。 埋弧焊焊劑的作用：1）穩(wěn)弧作用：堿金屬氧化物，改善電弧導(dǎo)電性；2）保護(hù)作用：焊劑蒸發(fā)氣及熔渣，保護(hù)了電弧和熔池，免受焊縫金屬的氧化、氮化以及合金元素的蒸發(fā)；3）化學(xué)冶金作用：去除有害雜質(zhì)(脫氧)和滲合金，滿足化學(xué)成分和性能的要求。 對焊劑的要求：1）保證電弧穩(wěn)定燃燒；2）適合熔點、適當(dāng)?shù)恼扯?、良好的脫渣性?）S、P含量低，對油污、鐵銹以及其他雜質(zhì)的敏感性小；4）吸濕性小，合適的粒度和強(qiáng)度，可重復(fù)使用焊接前先把焊劑鋪撒在焊縫上，大約40～60毫米厚, 焊接時，焊絲與焊件之間的電弧，完全淹埋在40～60毫米厚的焊劑層下燃燒?？拷娀^(qū)的焊劑在電弧熱的作用下被熔化，這樣，顆粒狀焊劑、熔化的焊劑把電弧和熔池金屬嚴(yán)密的包圍住，使之與外界空氣隔絕。 埋弧焊在焊接過程中還需要注意一些問題：1）焊縫必須是直的；2）焊縫必須干凈，事先用砂輪打磨；3）焊絲的位置非常重要；4）焊劑應(yīng)該覆蓋整個電??；5）焊劑應(yīng)該干燥埋弧焊最主要的焊接規(guī)范是焊接電流、焊接電壓和焊接速度，其次是焊絲直徑、焊絲伸出長度、焊劑和焊絲類型、焊劑粒度和焊劑層厚度等。 埋弧焊的焊接設(shè)備：1）焊接電源：接在導(dǎo)電嘴和工作之間用來產(chǎn)生電?。?）焊絲：由焊絲直經(jīng)送絲機(jī)構(gòu)和導(dǎo)出嘴送入焊接區(qū)；3）顆粒狀焊劑：由焊劑漏斗經(jīng)軟管均勻地堆敷到焊接接口區(qū)；4）焊絲及送絲機(jī)構(gòu)、焊劑漏斗和焊接控制盤等：通常裝在一臺小車上，以實現(xiàn)焊接電弧的移動。埋弧焊電源可以用交流(弧焊變壓器)、直流(弧焊發(fā)電機(jī)或弧焊整流器)或交直流并用。一般直流電源用于小電流范圍、快速引弧、短焊縫、高速焊接；交流電源多用于大電流埋弧焊和采用直流時磁偏吹嚴(yán)重的場合。 埋弧焊分類：1）按電源種類：直流和交流；2）按電極數(shù)目：單絲和多絲；3）按電極形狀：絲極和帶極；4）按送絲方法：等速送絲和變速送絲；5）按行走方式：小車式、龍門式、懸臂式；6）按自動化程度：半自動、機(jī)械化、自動；7）按用途：通用型和專用型。CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊原理：利用CO2氣體在熔化極電弧焊中對電弧及熔池進(jìn)行保護(hù)的焊接方法稱作“CO2氣體保護(hù)電弧焊”，簡稱“CO2焊”。 CO2焊有如下兩點特征：1）采用與母材相近材質(zhì)的焊絲作為電極。焊絲為電弧的一極，焊絲熔化后形成熔滴過渡到熔池中，與母材熔化金屬共同形成焊縫；2）為防止外界空氣混入到電弧、熔池所組成的焊接區(qū)， 采用了CO2氣體進(jìn)行保護(hù)CO2焊優(yōu)缺點：優(yōu)點：1）焊接效率高，焊接生產(chǎn)效率是MMA的1-5倍；2）焊接成本低，僅為MMA或SAW的40%-50%；3）適用范圍廣，對任何位置、角度、長度及復(fù)雜曲面的焊縫都可進(jìn)行焊接，不受結(jié)構(gòu)條件制約；4）不易產(chǎn)生冷裂紋，是一種低氫型或超低氫型焊接方法；5）焊后不需清渣，明弧焊接便于監(jiān)視，有利于機(jī)械化操作；缺點：1）不能用于非鐵金屬的焊接；2）過渡不如MIG焊穩(wěn)定，飛濺量大、煙塵大；3）設(shè)備復(fù)雜，包括弧焊電源、控制箱、供氣系統(tǒng)等，較手工電弧焊的設(shè)備復(fù)雜。CO2焊焊接電弧特點：與Ar保護(hù)不同，由于CO2氣體對電弧的強(qiáng)冷作用致使電弧和斑點收縮，在斑點處產(chǎn)生大量的金屬蒸汽，對熔滴產(chǎn)生排斥作用，加之電磁力作用和帶電質(zhì)點的撞擊力就決定了焊絲端熔滴的受力特點。 為滿足工藝要求，焊接設(shè)備應(yīng)具有如下功能：1）能給定焊接工藝參數(shù)，并能在要求的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。即焊接設(shè)備所輸出的電流、電壓的范圍應(yīng)能覆蓋焊接工藝所要求的參數(shù)范圍；2）能保證主要焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定。也就是當(dāng)系統(tǒng)受到外界干擾時，能在不影響焊接質(zhì)量的條件下，迅速恢復(fù)到給定的工藝參數(shù)；3）能保證焊接過程按照規(guī)定程序動作。例如：預(yù)送氣、引弧、焊接、收弧和滯后停氣等焊接時序；4）能提供所需的穩(wěn)定的CO2氣體流量；5）如果需要時，應(yīng)能提供冷卻水和遙控裝置；6）對于短路過渡焊接法還要求具有良好的動特性。 CO2焊焊接設(shè)備組成：1)焊槍/焊炬；2)送絲系統(tǒng)；3)冷卻系統(tǒng)；4)保護(hù)氣體回路； 5)焊絲； 6)焊接電源；7)其它。焊接電源一般為直流平外特性或緩降外特性，只有在粗絲CO2焊時選用陡降外特性。 CO2焊主要焊接參數(shù)有：1）電弧電壓；2）送絲速度；3）焊絲干伸長；4）焊接速度。電弧電壓的影響：當(dāng)電流不變時，電弧電壓增大時焊道成型寬而平坦，電弧電壓降低時，焊道變成窄而深。焊接電流、送絲速度的影響：當(dāng)其它參數(shù)穩(wěn)定時，焊接電流和送絲速度成線性關(guān)系。當(dāng)其它參數(shù)恒定不變時，送絲速度加快將導(dǎo)致焊縫熔深和金屬熔敷率的增加。焊絲干伸長度的影響：其它參數(shù)不變時，焊絲干伸長增加，干伸區(qū)壓降增加，焊接電流減小，熔深也較小。焊接位置的影響：不同焊接位置焊接時，應(yīng)考慮不同熔滴過渡形式的特點，以及熔池形成和凝固的特點。 CO2焊常見的焊接缺陷有：1、 焊縫層間缺陷其產(chǎn)生原因有：1）坡口角度過?。?）鈍變過大；3） 錯邊過大；4）前一焊道凸起過大。2、 氣孔其產(chǎn)生原因有：1）由于焊槍問題；2）由于焊槍操作問題；3）空氣；4）電弧偏吹；5）電弧過長；6）非金屬夾雜物；7）焊絲和保護(hù)氣體配合；8）工件表面的油、銹等；9）激光切割后的氮化物；10）氣體排出時間不夠。3、 幾何形狀缺陷焊接操作失誤或焊接參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)可能造成焊縫表面缺陷。 CO2焊焊接工藝規(guī)范措施有：l 正確選擇焊接電流，配合合適的電壓，盡可能避免排斥過渡形式。l 焊槍傾角不超過20，焊槍垂直時飛濺最小。l 限制焊槍干伸長l 送絲速度均勻l 電源直流反接時飛濺小氬弧焊氬弧焊原理：利用氬氣作保護(hù)氣體的電弧焊方法，即在電弧焊的周圍通上氬弧保護(hù)性氣體,將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)的氧化。氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。  1、非熔化極氬弧焊非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極(通常是鎢極)和工件之間燃燒，在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體(常常用氬氣)，形成一個保護(hù)氣罩，使鎢極端頭，電弧和熔池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸，能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的焊接接頭，其力學(xué)性能非常好。在焊接過程中根據(jù)實際需要，可以填絲也可不填絲。 非熔化極氬弧焊焊接特點：l 電極采用難熔的鎢或鎢合金，保護(hù)氣體為氬氣或氦氣l 實現(xiàn)高品質(zhì)的焊接，得到性能優(yōu)良的焊縫l 適焊材料廣，可焊接化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬及合金l 適焊位置靈活，在空間任何位置都可以進(jìn)行焊接l 熱輸入調(diào)節(jié)方便非熔化極氬弧焊工藝特點：l 允許電流低，生產(chǎn)效率低l Ar氣保護(hù)，相對成本高l 主要用于精密焊接、多層焊的打底焊l 最適合焊接薄板l 手工焊接對焊工技能要求高焊接設(shè)備組成:1)焊接電源; 2)焊槍; 3)保護(hù)氣體回路; 4)冷卻系統(tǒng);5)其它附件鎢極氬弧焊的應(yīng)用電源極性：l 直流正接時，鎢極發(fā)射大量電子，鎢極燒損小、焊縫熔深大，常用來焊接碳鋼、不銹鋼、鈦合金、高溫合金、稀有金屬l 直流反接時，工件發(fā)射大量電子，形成的熔深小、鎢極燒損大，但具有清理工件表面氧化膜的作用l 交流時，充分利用上述兩者優(yōu)點，特別適合焊接有色金屬2、熔化極氬弧焊焊絲通過絲輪送進(jìn)，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電，在母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母材熔化，并用惰性氣體氬氣保護(hù)電弧和熔融金屬來進(jìn)行焊接的。 它和鎢極氬弧焊的區(qū)別：一個是焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池，冷凝后形成焊縫；另一個是保護(hù)氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術(shù)應(yīng)用，保護(hù)氣體已由單一的氬氣發(fā)展出多種混合氣體的廣泛應(yīng)用，如Ar80％＋CO220％的富氬保護(hù)氣。通常前者稱為MIG，后者稱為MAG。 熔化極氬弧焊的特點：l 幾乎可以焊接所有金屬，尤其可以鋁合金、銅合金、鈦合金和不銹鋼l 與TIG焊相比，電流密度大，焊絲熔化速度快，熔敷率高，熔深大和焊接變形小。l 與CO2焊相比，熔滴過渡平穩(wěn)，幾乎不產(chǎn)生飛濺，熔透大l 惰性氣體本質(zhì)上不與熔化金屬產(chǎn)生冶金反應(yīng)，焊絲不要加入特殊的脫氧劑，使用與母材同等成分的焊絲即可。不足之處：l 與CO2焊相比，焊接成本高，焊接生產(chǎn)率低l 焊接準(zhǔn)備工作要求嚴(yán)格，需要對焊接材料和焊接區(qū)進(jìn)行清理l 厚板焊接中的封底焊焊縫成形不如TIG焊質(zhì)量好垂直氣電焊垂直氣電立焊是由普通熔化極氣體保護(hù)焊和電渣焊發(fā)展而形成的一種氣-渣聯(lián)合保護(hù)焊方法。它利用類似于電渣焊所采用的水冷滑塊擋住熔融的金屬，使之強(qiáng)迫成形，以實現(xiàn)立向位置的焊接。與窄間隙焊的主要區(qū)別在于焊縫一次成形，而不是多道多層焊；與電渣焊的主要區(qū)別在于熔化金屬的熱量是電弧熱而不是熔渣的電阻熱。垂直自動焊焊接工藝是目前船廠船臺(塢)大合攏階段不可缺少的高效焊工藝方法之一。 垂直氣電立焊的特點：l 生產(chǎn)效率高，是手工焊的10倍以上l 工藝過程穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量優(yōu)良l 設(shè)備較復(fù)雜l 焊前準(zhǔn)備工作要求高激光焊激光焊：LaserWelding，采用高能量密度的激光束作為熱源進(jìn)行焊接，使用Ar或He進(jìn)行保護(hù)，可分為熱導(dǎo)焊和深熔焊兩種模式。 激光焊接優(yōu)點點：1）能量密度高、焊接變形小、熱影響區(qū)小；2）焊接過程中，不需要填充材料；3）激光深熔焊接具有“自凈化”效應(yīng)，焊縫純凈；4）能量可精確控制，對材料、結(jié)構(gòu)具有較高的適應(yīng)性；5）光束很容易傳輸?shù)饺魏挝恢?，自動化很容易實現(xiàn)；6）不需要真空環(huán)境、不存在X-射線污染；7）深熔焊接的焊縫深寬比可達(dá)12:1；8）焊接時，要求裝配精度高；大功率焊接時，等離子體密度高，對激光能量的損耗大。 激光焊接缺點：1）成本高，對工件裝配要求嚴(yán)格；2）易產(chǎn)生元素?zé)龘p、氣孔、咬邊缺陷；3）高反射率金屬（鋁、銅）焊接困難；4）能量利用率低激光焊接的主要影響因素：1）能量和能量密度；2）焊接速度；3）焦距；4）能量輸出波形；5）焊接角度；6）脈沖；7）保護(hù)氣體；8）工件的準(zhǔn)備與裝卡；9）焊接飛濺；10）等離子體的抑制。激光焊的發(fā)展和應(yīng)用：據(jù)報道，矯正形變所需要的工時使得鋼裝配的總工時成本增加30%。而在船體結(jié)構(gòu)采用激光焊接，可以在很大程度上減少焊接變形。激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)是目前的研究熱點之一。 4、總結(jié)相比之下，各種焊接方式都有其各自的優(yōu)點，比如手工焊方便，但效率低；二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊效率高，并且節(jié)約能源，但它對焊接準(zhǔn)備及設(shè)備維護(hù)的要求較高；氬弧焊焊接精度高，但對工人技能要求高等。因此，現(xiàn)代船廠常將多種焊接方式綜合使用，效果會更好一些。如滬東廠的LNG因鎳銅管道較多，對焊接要求高一些，就使用氬弧焊較多；在船底等處，則多采用二氧化碳保護(hù)焊等；手工焊因使用方便，在裝配時的各個環(huán)節(jié)幾乎都有應(yīng)用。 5、參考文獻(xiàn)1、趙洪江.船舶焊接（書）.人民交通出版社.20112、梁桂芳. 日本造船焊接近況和某些新發(fā)展.造船技術(shù).19953、陳家本.船舶焊接技術(shù)與展望.電焊機(jī).20044、陳家本; 鄭惠錦; 朱若凡; 顧長石.中國船舶焊接技術(shù)進(jìn)展.電焊機(jī).2007
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