铝合金焊接工艺设计规范Word文档格式.docx
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5
填充焊丝
保证焊接强度,填充焊缝间隙
6
钨电极
传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧
7
氩气
隔离空气并作为电弧的介质
8
焊接工件的表面状态
保证焊接强度,附有油、锈、不纯物易产生焊接缺陷
熔化极惰性气体保护焊
“焊丝的熔化速度”及“母材的熔深”
电弧电压
焊缝宽度及“熔深的状态”
焊缝宽度与熔深
4.钨极惰性气体保护焊主要工艺参数的影响因素
4.1电流种类与极性
4.1.1钨极惰性气体保护焊使用的电流种类可分为直流正接、直流反接及交流三种。
其特点如下:
电流种类
直流
交流(对称的)
直流正接
直流反接
示意图
熔深特点
深、窄
浅、宽
中等
电极热量分布
工件70%钨极30%
工件30%钨极70%
工件50%钨极50%
钨极许用电流
最大
小
较大
阴极清理作用
无
有
有(工件为负时)
适用材料
除铝、镁外金属
一般不采用
铝、镁、铝青铜等
4.1.2特点:
4.1.2.1直流正极性的特点:
钨极发射电子,带走大量的逸出功,钨极本身温度不高,烧损小,同样直径钨极可使用较大电流,电弧稳定而集中,熔深大,焊接质量好,
4.1.2.2直流反极性的特点:
钨极吸收电子,钨极本身温度高,烧损大,同样大小直径的钨极许用电流要小的多,电流密度小,熔深浅而宽。
但在质量很大的氩正离子的高速撞击下可清除铝、镁等易氧化金属表面形成的氧化膜,有阴极清理即“清洁”作用。
4.1.3清洁作用
通常情况下,铝板或镁板表面有一层很明显的氧化膜。
即使工件金属熔化后,此膜也呈固体状浮在表面上(既不熔化),为达到良好的焊接效果,就需要清除此膜。
清洁作用:
TIG焊接工件为阴极时,阳离子(氩气正离子)加速冲向工件,破坏并分解表面的氧化膜,使氧化膜消失。
这一作用是在氩气中进行的,一旦被破坏消除后,此膜不会再生,即可得到漂亮、光洁的铝等焊缝。
4.1.4.TIG焊接工件为阴极时,有“清洁作用”即可以清除铝的氧化膜,可以焊铝,但钨极烧损严重,引弧性差,电弧不稳,为克服上述缺点,采用交流即:
焊机输出极性为交流,每10ms极性变化一次,达到焊铝目的。
为了兼顾钨极和工件发热量的合理分配,对于铝、镁等金属一般都采用同时具有直流正接和直流反接特点的交流钨极氩弧焊。
板厚mm
铝件焊接电流(A)
cm/min
钨极直径
mm
气体流量L/min
钨极与工件距离mm
0.8-1.0
20-50
20-30
1-1.6
5-6
1-1.2
1.2-2.0
30-80
20-25
1.6-2
6-7
1.6-2.5
2.5-3.0
120-160
15-25
2-2.4
7-8
2.5-3.5
4.0-4.5
170-240
15-20
2.4--3.2
8-9
4—5
5.0-6.0
200-320
3.2-4
10-12
8.0-10.0
300-380
﹥12
﹥400
﹥4.8
12-15
4.2焊接电流:
给焊缝适宜的热量,随着焊接电流的增大(或减小),凹陷深度、背面焊缝余高、熔深以及焊缝宽度都相应地增大(或减小),而焊缝余高相应地减小(或增大)。
4.2.1当焊接电流太大时,易引起焊缝咬边、焊漏等缺陷;
4.2.2焊接电流太小时,易形成未焊透焊缝。
4.3焊接电压:
焊接电压主要由弧长决定,电弧越长,焊接电压越高,观察熔池越清楚,加丝也比较容易(不易碰上钨极)。
4.3.1电弧长度增加:
焊缝宽度宽度增加,熔深减小,易产生末焊透及咬边,而且保护效果差,容易出气孔。
4.3.2电弧长度减少:
不宜观察熔池,。
加丝时焊丝容易碰到钨极,引起短路或污染钨极,产生夹钨缺陷和加大钨极烧损。
4.3.3电弧长度L=(1~1.5)倍板厚,最大小于6㎜。
4.4焊接速度:
在焊接电流一定的情况下,焊接速度的选择保证单位时间内给焊缝适宜的热量
4.4.1焊接速度增加时,焊缝宽度窄,熔深浅。
太快,易产生气孔、夹渣、未焊透和裂纹等缺陷;
4.4.2焊接速度慢时,焊接凹陷深度大、熔深深、焊缝宽度都相应增大。
太慢,易产生焊漏、咬边、烧穿。
4.4.3焊接铝及铝合金等高导热金属时,为了减少变形,应采用较快的焊接速度。
4.4.4焊接速度太快时,会降低保护效果,特别是在自动TIG焊时,由于焊速太高,可能使熔池裸露在空气中。
4.5填充焊丝:
为保证焊接强度或当焊缝有间隙时,TIG焊需插入适量的填充焊丝,使用填充焊丝时应注意以下事项:
4.5.1焊丝的选择
4.5.1.1焊丝的化学成分应与母材的性能相匹配,严格控制其化学成分、纯度和质量。
主要化学成分应比母材稍高,以弥补高温的烧损。
4.5.1.2TIG焊使用有色金属焊丝焊接铝其合金时应注意成分相符。
有时可将与母材成分相同的薄板剪成小条当焊丝。
4.5.1.3焊丝在使用前应采用机械或化学方法清除其表面的油脂、锈蚀等杂质,并使之露出金属光泽。
4.5.1.4填充焊丝直径的选择标准:
焊丝直径与焊接板厚及接头间隙有关。
当板厚及接头间隙大时,焊丝直径可选大一些。
焊丝直径选择不当可能造成焊缝成形不好、焊缝堆过高或未焊透等缺陷。
焊接电流(A)
10~20
20~50
50~100
100~200
200~300
300~400
400~500
焊丝直径(mm)
0~1.0
0~1.6
1.0~2.4
1.6~3.0
2.4~4.5
3.0~6.0
4.5~8.0
4.5.2填充焊丝角度:
角度大易与钨极接触
4.5.3送丝速度:
焊丝的填送速度与焊丝直径、焊接电流、焊接速度、接头间隙等因素有关。
一般大直径焊丝时送丝速度慢,焊接电流、焊接速度接头间隙大时,送丝速度快。
送丝速度选择不当-可能造成焊缝出现未焊透、烧穿、焊缝凹陷、焊缝堆高太高、成形不光滑等缺陷。
4.6钨电极:
传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧。
4.6.1.对钨极的要求:
发射电子能力强,电流承载能力大,寿命长,抗污染性好。
4.6.2.常用的钨极:
钍钨极:
含有1--2%氧化钍,电流密度大,寿命长,抗污染能力强。
引弧性能好,电弧稳定。
成本高,有微量放射性。
铈钨极:
含有2%的氧化铈,引弧性能更好,电弧稳定,热量集中,寿命长,电流密度比钍钨高5%--8%,烧损率比钍钨低5%--50%,放射性低,推荐使用。
4.6.3.钨极的选用:
焊接方法
电极材质
标志颜色
直流TIG焊接
2%氧化钍钨(钍)
红色
2%氧化铈钨(铈)
灰色
2%氧化镧钨(镧)
黄绿色
交流TIG焊接
纯钨(纯钨)
绿色
4.6.4钨极的许用电流:
钨极的许用电流主要由直径、电流种类和极性决定,当焊接电流超过钨极的许用值时,会使钨极强烈发热、熔化和蒸发,电弧不稳,影响焊接质量,导致焊缝产生气孔、夹钨等缺陷,同时焊缝的外型粗糙不整齐。
在许用电流允许的情况下应选用细直径的钨极以提高电流密度。
钨极的许用电流范围见下表:
钨极直径(mm)
交流
正接(钨极接正极)
反接(钨极接负极)
纯钨
钍钨、铈钨
10~75
—
15~55
15~70
1.6
40~130
60~150
45~90
60~125
75~180
15~25
65~125
85~160
2.4
150~250
15~30
70~130
100~180
2.5
130~230
170~250
17~30
80~140
120~210
3.2
160~310
225~330
20~35
150~190
275~450
350~480
35~50
180~260
240~350
4.8
500~675
50~70
190~300
290~390
400~625
500~700
55~80
330~460
4.6.5钨极的端部形状:
钨极端部的形状对焊接许用电流的大小、电弧燃烧的稳定性、焊缝成形也有影响。
焊接薄板和焊接电流较小时,可用小直径钨极,并将端部磨成20°
左有尖锐角,这样电弧容易引燃,并在端部稳定燃烧。
但在焊接电流较大时,若仍用尖锐角,由于电流密度过大,电弧斑点会扩展到钨极末端的锥面上,使弧柱明显地扩散,漂移不定,不仅影响焊缝成形,而且由于未端过热,增大电极烧损。
因此,在大电流焊接时,应将电极末端磨成钝锥角(大于90°
)或磨成带有平顶的锥角,这样可使电弧斑点稳定,弧柱的扩散减小,对工件加热集中,焊缝成形均匀。
交流TIG焊时,一般将钨极端部磨成半球形。
(mm)
尖端直径
(mm)
尖端角度
(O)
电流(A)
恒定直流
脉冲电流
1.0
0.125
12
2~15
2~25
0.25
20
5~30
5~60
0.5
25
8~50
8~100
0.8
30
10~70
10~140
35
12~90
12~180
1.1
45
15~150
15~250
60
20~200
20~300
1.5
90
25~250
25~350
4.6.6钨电极直径:
钨极直径的选择取决于工件厚度、焊接电流的大小、电流种类和极性,原则上应尽可能用小的电极直径来承担所需要的焊接电流。
4.6.6.1若钨极较粗,焊接屯流很小,由于电流密度低,钨极端部温度低,电弧会在钨极端部不规则地漂移,电弧很不稳定,破坏了保护区,熔池易被氧化。
4.6.6.2当焊接电流
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- 铝合金 焊接 工艺 设计规范