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整理哈工大材料高效焊接方法
高效焊接方法
第一章
一、窄间隙焊接
日本压力容器研究委员会施工分会第八专门委员会:
板厚大于30mm以上,以小于板厚的间隙进行焊接,一般而言板厚小于200mm时,间隙小于20mm,板厚超过200mm时,间隙小于30mm。
对于常规厚板(30mm左右)坡口尺寸8mm以下为窄间隙,5mm以下为超窄间隙。
注意:
窄间隙焊接不是一种常规意义上的焊接方法,而是一种焊接方式,是利用了现有的弧焊方法的一种特别技术。
多种焊接方法都可用窄间隙焊接(NG:
NarrowGap):
NG-SAW:
考虑脱渣,已成熟,但不适于全位置焊;
NG-GMAW(MAG、CO2):
适于全位置焊,但要解决飞溅和;
侧壁熔合问题(特别是横焊时),工艺规范区间较窄。
NG-TIG:
焊缝质量好,但效率低,主要用于不锈钢等特殊材料或进行打底焊;
NG-MAW和窄间隙电渣焊:
应用较少;
NG-GMAW+药芯焊丝:
小规范下短路过渡,飞溅小,成形好,但清渣困难,研究热点值得关注;
特殊的窄间隙焊接:
激光焊接、电子束焊接。
窄间隙焊接的特征:
(1)多数采用Ⅰ形坡口或坡口角度很小(0.5-7o)的U、V形坡口;
(2)多层焊接;
(3)自上而下的各层焊道数目相同(通常为1或2道);
(4)采用小或中等线能量进行焊接。
二、窄间隙焊接的优点和不足
窄间隙焊接的优点:
(1)坡口断面积小:
减少焊接时间,填充材料少,能耗低,降低成本,效率高;
(2)焊接线能量小:
HAZ区小,组织细小,改善接头韧性,机械性能优良,焊接残余应力变形小。
窄间隙焊接的不足:
(1)在狭窄坡口内的气、丝、水、电的导入困难,焊枪复杂,加工精度高、难度大,通用性不强;
(2)由于电弧轴向与侧壁夹角很小,容易导致侧壁未熔合,这是窄间隙焊接关键问题
(3)焊丝对中要求高,对中不好,几乎不能进行焊接
(4)窄间隙焊缝往往由几十层焊道形成,一层有缺陷,返修很困难
(5)焊接规范区间较窄,焊接过程抗干扰性差,飞溅对焊接过程影响严重;
(6)在侧壁的拘束下容易产生热裂纹,尤其是第一道焊缝产生的几率最大
我国目前主要是应用粗丝大电流NG-SAW,NG-GMAW等因为:
(1)埋弧焊对焊丝在坡口内作用位置的不敏感,工艺规范区间宽,粗丝大电流,侧壁熔合好,工艺可靠性高,无飞溅;
(2)NG-SAW焊接设备的可靠性和产品化程度较高,国内也可自主开发;
(3)NG-GMAW侧壁熔合问题一直未得到有效解决;
三、直流正接窄间隙GMAW焊接简介
直流正接电弧非常稳定,焊接时,坡口侧壁也产生电弧,熔合较好,熔滴过渡由滴状变为喷射过渡,形成凹形焊缝,成型良好,结晶裂纹倾向小,焊丝熔化速度快,生产率比反极性提高50%。
直流正极性窄间隙焊接,可以进行常规焊接,也可以利用焊丝刚度较大的特点,仅将焊丝深入到窄间隙中去,而导电嘴并不深入到窄间隙中去,但近适用于40mm以下低合金钢,且仅适用于平焊。
焊接时为保持稳定,导电嘴应随焊道升高而升高(干伸长不变),而气体喷嘴必须保持高度,保证保护效果。
正极性窄间隙焊接最佳规范参数很窄,也不适用盖面焊道。
直流反接在侧壁产生电弧时焊接将无法进行:
电弧自身调节作用丧失。
这也是窄间隙焊接对焊丝对中要求高的原因。
四、各种NG-GMAW焊接方式的优缺点:
⏹麻花形焊丝、折曲式送丝:
导电嘴易磨损,焊丝材质太硬或焊丝本身如果存在死结,会造成焊丝的不规则摆动,容易引起未融合及缺陷;
⏹偏心低速旋转:
导电嘴磨损大,传动齿轮容易磨损而造成转动失稳,电极接入困难;
⏹双丝或多丝:
焊枪特殊,坡口间隙大;
⏹旋转射流过渡:
工艺区间小,难以控制;
⏹磁控电弧摆动:
只适用于NG-TIG;
⏹电弧高速旋转:
焊枪相对简单小巧,工艺性好,是一种比较好的方式,但焊丝对保护气的扰动较大,需两重保护气。
五、两种常用的窄间隙焊接形式:
焊钢
(1)细丝小电流窄间隙焊接:
低热输入窄间隙焊接,焊丝直径0.9~1.2mm,单根焊丝线能量小于6KJ/cm,为提高生产率多用双丝或多丝焊接,焊丝间距300mm以上。
适用于大厚度高强钢、高合金钢、及热敏感材料。
(2)粗丝大电流窄间隙焊接:
高热输入窄间隙焊接,焊丝直径2.5~4.8mm,可进一步提高生产率,但电流过大易产生“梨形熔深”导致裂纹,多采用脉冲电流或直流正极性焊接法。
六、超窄间隙焊接简介
坡口间隙5mm以下,当间隙小于4mm时侧壁熔合问题不突出。
优点:
坡口面积更小,单道焊接,效率更高,线能量更低,热影响区小(1mm)
存在问题:
气、水、电的导入;侧壁打弧问题。
解决:
侧壁贴焊剂片法;使用特殊电源。
七、思考题
1.请用电弧自身固有的调节机制说明为什么窄间隙焊接时对焊丝对中要求非常高?
2.总结窄间隙焊接的特点,并与常规焊接进行比较。
3.窄间隙焊接存在的主要问题有哪些?
怎样解决?
第二章 活性剂焊接(ActiveFluxwelding)
一、什么是活性剂和活性剂焊接
活性剂(Activedflux):
一般指对焊接熔深、熔宽、效率等有明显影响效果的化合物或混合化合物。
活性剂焊接:
在焊接前工件表面涂敷一层活性剂或在焊接过程中添加活性剂的焊接方法。
最早由前苏联(现乌克兰)巴顿焊接研究所于20世纪60年代提出,主要用于焊接钛合金,称之为“焊剂层上氩弧焊”,20世纪70年代发展了以氧化物和氟化物为主要成分的焊剂,用于不锈钢的焊接,在直边坡口情况下不添加焊丝,可单道可焊透8-10mm,但当时人们并不了解其作用机理。
目前常用的活性剂焊接主要是TIG焊接Activedflux-TIG,简称A-TIG,还可用于等离子焊接A-PAW等。
常规TIG焊的特点:
焊接母材广:
不锈钢、高强钢、钛合金、铝合金、高温合金、铜-镍合金。
TIG焊工艺特点:
电弧稳定、惰性气体保护、焊接参数控制、成形美观、难焊金属的焊接。
常规TIG焊存在的问题:
(1)焊接效率低,熔深小,厚板焊接需要开坡口并多层焊,影响批产能力等;
(2)容易出现未焊透或背面成形不均匀,影响结构强度;
(3)气孔倾向性较大。
A-TIG焊接的优点:
(1)增大熔深(可达普通TIG焊的300%),在焊接参数不变的情况下,与常规TIG焊相比,提高熔深增加值一倍以上,而且不增加正面焊缝宽度;对中等厚度的材料,不开坡口能够一次焊透;
(2)减小熔宽、减小残余应力、变形;
(3)减少焊接准备时间、坡口角度、焊道层数,提高生产效率,节省能源(对于薄板可以提高焊接速度或减小焊接电流);
(4)消减气孔、提高焊接接头力学性能。
注意:
并非所有的活性剂的作用都是正面的,有的活性剂可能对增大熔深没什么作用,有的可能会减小熔深,有的可能对焊缝成型影响不良。
二、活性剂的成份(钢、钛合金为例)
A-TIG焊的关键因素在于活性剂成分的选配。
目前常用的活性剂成分主要有氧化物、氯化物和氟化物,对于不同的材料,其适用的活性剂成分不同。
由于这种技术的重要性,活性剂的成分和配方在PWI、NJC和EWI等都有专利限制,公开出版物上很少报道。
目前国内外开发并使用的活性剂主要有三种类型:
氧化物、氟化物和氯化物。
但卤化物的毒性大,不利于推广和应用。
目前国外焊接不锈钢、碳钢等所使用的活性剂以氧化物为主。
而对于钛合金材料的焊接,由于氧化物在高温下分解出的游离态的氧对母材有氧化作用,仍以卤化物为主。
常用的活性剂组分:
SiO2、TiO2、Cr2O3、CaCl2、TiO、Ti2O3、NiO;
NaCl、AlF3、CaF2、NaF。
注意:
现代的活性剂多是几种化合物的混合物,很少再应用单一成分活性剂。
注意:
活性剂粉末的颗粒度为微米级,需要用球磨机进行磨制,粗的颗粒度活性效果差。
三、活性剂的使用方法
⏹手工刷涂法——最简单、最常用;
⏹机械喷涂法——适于自动焊接;
⏹压力气雾罐喷涂——使用方便;
⏹活性剂药芯焊丝或药皮焊条——发展方向。
四、活性剂对焊接的影响
(1)活性剂涂敷量较小时,熔深随涂敷量的增加而增大,其中SiO2增加最为明显。
(2)涂敷量对熔深的影响曲线都有一个饱和点,超过此点熔深增加缓慢或变化不大。
(3)所有的单一成分活性剂都没有达到全熔透。
五、活性剂消减气孔的技术和机理(TC4)
在熔池金属中,与钛反应生成的TiF4是在熔池内部消除氢气孔的真正物质。
在电弧气氛中,生成不溶于熔融钛、扩散系数低的HF,是消除氢气孔倾向的重要原因。
CaF2(l)+H2O+Ti(s)=Ca(g)+TiO(s)+2HF;
CaF2(l)+H2O=CaO(s)+2HF;
2NaF(l)+H2O+Ti(s)=2Na(g)+TiO(s)+2HF;
铝合金、钛合金焊接气孔消减技术:
通过试验分析和反应动力学计算,证明了活性剂消除氢气孔主要是熔池的冶金作用。
加入合适的活性剂可以显著消除气孔。
熔池中与氢作用消除气孔的是冶金反应生成的TiF4,反应生成不溶于液态金属的HF气体逸出熔池,从而消除了氢气孔的倾向。
六、活性剂增加焊接熔深作用机理
主流观点:
阳极斑点收缩观点--日本;
电弧收缩观点--乌克兰;
等离子收缩观点--哈工大;
表面张力观点--美国;
其他观点:
阳离子-电子复合。
阳极斑点观点:
在熔池中添加硫化物、氯化物和氧化物后,熔池阳极斑点出现明显的收缩,同时产生较大的熔深。
基本观点:
添加活性剂后,熔池产生的金属蒸汽受到抑制,由于金属粒子更容易被电离,在金属蒸汽减少的情况下,只能形成较小范围的阳极斑点,电弧导电通道紧缩,在激活了熔池内部电磁对流的同时,熔池表面的等离子对流受到减弱,从而形成较大的熔深。
这种解释对非金属化合物型的活性剂较有说服力,但对金属化合物却不适用。
还有人认为,在阳极区存在一个类似中空的负离子分布空间,由于受到前向收缩力的作用而压缩、强迫阴极区的电子流向阳极运动,从而使得阳极势能大大减弱,最终大幅度提高了阳极区电流密度。
(本段为了解内容)
实际研究中,负离子分布空间未能得到证实,而阳极斑点的变化确实可以观测到,说明后者更有说服力和合理性,但不能对负离子说证伪。
电弧收缩观点:
基本观点:
A-TIG焊中活性剂在高温电弧作用下蒸发,以原子形态包围在电弧周边区域,由于电弧周边区域温度较低,活性剂蒸发原子捕捉该区域中的电子形成负离子并散失到周围空间。
这一方面,使得使电弧中的电子数呈现减少的趋势,电弧导电性能减弱;另一方面,尽管负离子带的电荷和电子一样多,但它的质量比电子大的多,速度慢得多,不能有效承担传递电荷的任务;导致电场强度E减小,根据最小电压原理,电弧有自动使E维持最小的倾向,结果导致电弧自动产生收缩,电弧电压增加,热量集中,电弧力集中,从而使焊接熔深增加。
另外,由于化合物是多原子分子,在电弧热的作用下发生热解离,热解离是吸热的过程,根据最小电压原理,也会使电弧收缩。
判断焊接电弧收缩与否最为明确和有说服力的办法是考察电弧电压的变化和直接观察电弧形态。
同一电弧在相同的焊接电流、电弧长度及保护气氛的情况下,如果电弧电压增加,无疑是某种其它原因使电弧产生了收缩。
TiO2活性剂,电弧电压基本保持无活性剂涂敷的水平。
其它活性剂电弧电压都有所增加,其中SiO2活性剂增加量最大,达到3V左右。
此外,当SiO2活性剂的涂敷量较少时,电弧电压增加程度相应减小。
这说明A-TIG焊接中SiO2活性剂对电弧具有压缩作用,而TiO2活性剂对电弧没有压缩作用。
TiO2和SiO2两种活性剂对增加焊道熔深有着类似的作用效果,但就增加焊接熔深的机理而言是存在差别的。
实验发现电弧电压随着活性剂涂敷量的增加而增加,当涂敷量较小时,增加速度比较快,当涂敷量达到一定值时,电弧电压不再增加,有一个饱和值。
活性剂主要影响阳极压降,这是因为活性剂的加入使阳极斑点发生收缩。
阳极斑点收缩和电弧收缩是电弧电压提高的主要原因。
但考察电弧电压,必须考虑去除其它因素造成的弧长影响:
在电弧收缩状态下,由于电弧力更为集中,熔池表面会产生更大的凹陷,实际电弧长度是增加的,在此情况下所测得的电弧电压值判断电弧的收缩就具有不明确性。
另外,SiO2作用下电弧具有明显的弧尾后拖现象,导电通道变长,也是电压增大的一个原因。
等离子体收缩观点:
(哈工大提出)
通过实验观察发现,活性剂的加入使电弧发生了膨胀,而内部一小束明显变亮,比无活性剂的整体电弧小。
A-TIG焊电弧内部变亮部分正是决定导电面积的区域,也是熔化母材的能量来源,认为这就是等离子体。
所谓的电弧收缩只是等离子体收缩,而不是整体电弧收缩。
表面张力观点:
基本观点:
熔池液态金属流动状态对形成的熔深起到了很大的作用,普通的焊接金属熔化状态下其表面张力具有负的温度系数,这种情况下,熔池表面形成由中心向周边的表面张力流,得到的熔深较浅;当熔池金属中存在某种微量元素或接触活性气氛时,熔池液态金属的表面张力数值降低并且转变为正的温度系数,从而使熔池金属的流动直接传向熔池底部,对熔池底部的加热效率提高,从而形成了更大的熔深。
其他:
阳离子-电子复合观点(了解内容)
电弧的中心偏下的部分,阳离子和电子产生复合,电弧等离子体将在电场与复合过程的作用下向电弧轴线中下部收缩,在电流不变的条件下,电流密度增加。
阳离子的复合作用会使等离子体中的大量电子消失,破坏等离子体的电中性平衡,这会促使更多的氩原子电离以恢复等离子体的电中性,即氩电弧的电离度将增加。
根据SaHa公式,在压力和电离电位不变的条件下,电离度的增加将使得电弧温度增加。
由于电弧体积的减小和电弧温度的增加,电弧的压力大大增加,从而使熔深增加。
活性剂实际作用机理:
实验发现,低碳钢A-TIG焊接中活性剂的影响都可以用电弧收缩理论和表面张力理论来解释。
但是不同种活性剂对电弧收缩和表面张力的影响是有差别的。
活性剂SiO2对二者的影响都很大,这体现在涂敷SiO2以后焊缝的熔深增加熔宽减小得很明显。
活性剂NaF对焊缝熔深增加的作用明显,但对熔宽影响不大,这说明NaF对熔池表面张力影响较大,对电弧收缩的影响不明显。
在焊接中活性剂TiO2、Cr2O3和CaF2的表现更为复杂。
这三种活性剂对焊缝影响的共同特点是:
在增加焊缝熔深的同时,增加了熔宽。
焊缝熔宽的增加一定不是电弧收缩的影响。
它们对表面张力的影响更为显著,对电弧收缩几乎没有影响。
分析这几种现象可知,在A-TIG焊中活性剂对表面张力的影响是普遍存在的,而对电弧收缩的影响是有选择性的。
活性剂的这种现象还可以从化学角度考虑。
特别是对于TiO2和Cr2O3。
与SiO2相比它们对电弧收缩的影响小但是它们的活化效果却优于SiO2。
可能是进入熔池内的活性剂微粒在降低液态金属的粘度和表面张力的同时,对熔池金属进行了合金化,使熔点降低,这样就更有利于金属的熔化,增加了焊缝熔深,提高了焊缝金属的熔敷率。
(本段为了解内容)
SiO2等活性剂熔深增加是阳极斑点收缩、等离子体收缩和表面张力系数变化综合作用引起的,而TiO2等活性剂只是引起表面张力系数的变化。
正是由于各种活性剂的作用机理不同,作用效果也不一样,现在多采用混合型活性剂。
第三章
激光-MIG复合焊,利用MIG的指向性来改善焊接适应性,增加熔融金属的润湿性,同时由于能够比较稳定地填丝,可以较容易的改善焊缝金属的微观组织以及接头的力学性能,而且由于激光对电弧的吸引和压缩作用,整个焊接过程会更加稳定。
焊接时,热输入相对较小,焊缝以及热影响区都比较窄,焊后的变形和焊接残余应力也较小。
通过调整电弧电流、高度、角度、电弧与激光束之间的距离、激光的规范和焊接速度以及激光气流的大小,可以得到质量较好的焊缝。
这是由于采用激光加电弧作为焊接热源时,二者之间相互作用,一方面电弧强化激光,稀释等离子体,预热工件以提高金属对激光的吸收率;另一方面激光可使弧柱的电阻减小,场强降低,增加电弧的稳定性。
一、工艺特点:
(1)高效节能,利用电弧增强激光作用,可用小功率激光器代替大功率激光器;
(2)增加熔深,获得优质焊接接头,性能提高;
(3)在焊接薄件时可进行高速焊;
(4)调节两种热源参数,可改善焊缝成形,热影响区小;
(5)可以减少母材端面接口的精度要求;
(6)过程稳定性。
二、MIG—TIG双面双弧焊接:
大电流MIG焊存在两个难以解决的问题:
一是当焊接电流增大时,焊丝熔化量相应增加,熔池中熔化金属量增多,阻碍了电弧对母材的直接加热及机械力的作用,熔深的增加受到了限制。
二是焊接过程中MIG电弧燃烧不稳,易产生旋转射流过渡,这对MIG单面焊双面成形的闭环控制产生不利影响。
针对这些问题,提出了单电源TIG+MIG串联电弧焊接方法,采用一台平特性电源供电,电源的正负极分别接在MIG焊枪的导电嘴和TIG焊枪的钨极上,分别在MIG焊丝与工件、钨极与工件之间形成MIG和TIG电弧。
注意:
工件不接电源。
MIG-TIG双面双弧焊通过在工件两侧同时燃烧两个电弧,提高热源的能量密度系数,对待焊部位进行集中加热,增大焊缝熔深,提高焊接效率,获得一次焊接双面同时成形的焊接效果。
具有以下优点:
(1)热输入小,能够显著增加熔深,提高焊接生产效率;
(2)减小热影响区和焊接变形(正反面抵消);
(3)极大地提高焊接电弧的穿透能力,可以实现中厚度板一次对接成形而无需开坡口;
(4)焊缝成形良好,焊接过程稳定,飞溅少,正面余高相对单面MIG焊小。
在TIG焊的反面也有余高,成形较好。
焊缝完全熔透,保护好没有气孔及其他缺陷;
(5)工件不接焊接电源,电流流向一定,电弧磁偏吹方向恒定,焊接中抗干扰能力增加,也为外加磁场控制单面焊双面成形及焊缝熔透控制提供了有利条件。
不足:
焊接工艺参数可调节的范围比较窄。
对焊接速度和焊接电流的变化非常敏感,保证熔透的最佳焊接参数范围相对较窄。
对于双面焊要求焊枪严格对中,而且背面也需要有放置焊枪的空间,因而焊接位置的可达性比较差,这在一定程度上限制了该工艺的应用。
三、单面多丝焊:
(1)双丝单弧填丝焊:
此法在单丝焊基础上同时插入另一丝到熔池,插入丝接电源分流作用,以预热焊丝和形成推弧力。
这种焊接方法生产效率可提高一倍以上,节约电能一半以上,可以达到提高焊接速度、并降低了熔池温度,冷却速度增加,减少变形、减小过热和热影响区宽度,可焊丝掺合金。
(2)双丝双弧焊:
此法与
(1)相似,但插入丝接另一电源,形成在一个熔池中相互分离的两个电弧,此生产效率可提高一倍以上,节约电能,可提高焊接速度和一次成型质量。
(3)分离双丝双弧焊:
此法与
(2)相似,但不共熔池,小电流电弧在前起形成浅熔深和起预热作用,大电流电弧在后起不增加熔深和起提高生产率及对第一层重熔和热处理作用。
(4)双丝三弧焊:
此法与
(2)相似,但两丝之间有第三电弧,其方法是将两丝距离拉近到能形成第三电弧,三个弧可用一台三相交流电弧焊机或两台单相交流电弧焊机并联供电。
节约电能,提高效率,便于控制熔敷率
(5)双丝独立单弧焊:
此法只有一台焊机,连接两丝形成独立单弧,工件不通电,其目的在于使基体金属熔化量小,实用于高碳及高合金钢堆焊。
四、单面双丝双弧埋弧焊:
双细丝双弧焊接技术具有高效节能、接头力学性能好等优点。
采用双细丝双弧埋弧焊接工艺,可以改善焊接热循环和接头的组织状况,保证接头较高的力学性能要求,并且调整焊缝成分方便,生产效率高。
当焊丝间距较小时,2个电弧具有共同的电弧空间,这时前端电弧起着预热及造成熔深的作用,后端电弧起提高生产率的作用;当间距较大时,这时前端电弧有造成熔深和预热的作用,后端电弧有提高生产率、延缓焊缝冷却速度和后热处理前一层焊缝的作用。
前种方式易于通过焊丝匹配调整焊缝成分,达到调节接头组织与性能的目的。
双细丝双弧埋弧焊除具有熔化系数大、电流可调范围宽、节约电能、焊接质量好等优点外,还具有以下特点:
(1)生产效率高。
由于2个电源供给2个电弧焊接,其生产率比单丝单弧焊接提高1倍。
厚板焊接时,双细丝双弧焊接可以开小坡口,生产率可进一步提高。
(2)焊接裂纹倾向小。
一般针对厚板或含碳及合金元素较多的材料的焊接,需要首先进行预热以减少裂纹倾向,增加了生产的工序和操作者的劳动强度,提高了生产成本。
而采用双细丝双弧焊接方法,由于其前端电弧的预热作用和后端电弧的后热作用,材料焊接的裂纹倾向要小得多,减少了生产过程中预热和层间温度的控制环节。
(3)焊缝机械性能好。
由于采用粗丝大电流焊接桥梁钢时,有时会出现强度高、冲击韧性低的结果,超过了有关桥梁生产的标准。
由于双弧技术的焊接接头可以形成有利的窄长温度场和双峰值热循环,降低了熔池的最高温度,减少了接头的过程程度和接头HAZ区的宽度,故采用双细丝双弧焊接技术可以明显的降强保韧,从而提高了接头的韧性,改善了焊缝的组织与性能。
(4)焊缝成分可以适当调整。
采用不同的焊丝匹配,进行焊缝渗合金,可以满足不同的焊缝性能要求。
在桥梁焊接中,研究一种新型的专用焊接材料需要进行较大的投入,采用双弧焊接技术可以增加常规焊接材料的适用性。
在机车车辆结构中,可采用双丝焊接技术进行含碳量较高的车轮轮缘的堆焊修复。
注意:
简单的两台焊接电源并联是不能形成稳定的双丝焊极过程的,要达到好的焊接效果,必须使用微机控制的数字化的逆变电源,并带有双机通讯功能。
Max法:
单面单弧填丝焊,利用熔池多余的的热量熔化另一根焊丝,并利用大电流提高焊接速度。
由于填充焊丝吸收了熔池热量使得热影响区变窄,变形减小,填充焊丝不产生电弧,飞溅少,焊缝成型改善。
由于主焊丝和填充丝电流方向相反,在电磁力作用下电弧被吹向前方。
这种方法熔化效率和焊接速度大约为普通MIG焊接的2倍。
不仅可以用于厚板焊接,也可用于薄板焊接。
焊接厚板铝合金时,在大电流下也不产生起皱现象。
Twinarc法的不足:
一是如果电源和送丝系统不够稳定,则各电弧的电流和电压会不等,这样可能会造成电弧失去自调节能力,另外,各焊丝上燃烧的电弧之间存在强烈的电磁力,会造成电弧不稳,飞溅大,焊缝成形不好,失去多丝焊意义。
为解决这一问题,采用了电流相位控制的脉冲焊接方式,电弧在三个焊丝上轮流燃烧,可以保证电弧的挺直性,使焊接过程稳定,另外,通过调节各焊丝之间的位置关系及其与焊接方向的夹角,可以改变能量分布,保持熔池平静,从而减小产生咬边、驼峰等成形缺陷的倾向。
双丝焊的优点:
(1)每根焊丝的规范参数可单独设定,材质、直径可不同;
(2)使用范围广,可以焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、铝等各种金属材料;
(3)两根焊丝互为加热充分利用电弧的能量,实现较大的熔敷率,大大提高熔敷效率和焊接速度;
(4)焊接2-3mm薄板时,焊接速度可达6m/min,焊接8mm以上厚板时,熔敷效率可达24kg/h,每根焊丝的送丝速度可达30m/min;
(5)熔池里有充足的熔融金属和母材充分熔合,因此焊缝成形美观
(6)在熔敷效率增加时,保持较低的热输入,焊接变形小;(单丝焊和双丝焊的热输入分别为8KJ/cm和12KJ/cm)
(7)电弧稳定,熔滴过渡受控,飞溅小;
(8)双丝焊熔池中的液态金属过热度小,合金元素烧损较少;
(9)一前一后两个电弧,大大加长了熔池的尺寸,高温停留时间变长,冷却速度变慢,熔池中的气体有充足的时间析出,气孔倾向极低;同时由于第二脉冲和后丝电弧的搅拌作用,使气孔倾向明显降低;
(10)与其他快速熔焊技术比较,无需特殊的气体(He),耗气量少;
(11)TANDEM双丝焊时,双丝峰值电流周期性变化引起的熔池液体强烈的搅拌作用,细化了焊缝组织,提高了焊缝的强度和塑性。
焊缝成型美观,熔透性好,焊接变形小。
(12)成本低。
双丝焊的不足:
(1)由于具
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