熔化极气保焊资料 - 图文(3)

图1-27 由管端管塞通入焊根保护气体 图1-28 大直径管用油毛毡密封内可采用专用夹具来密封管内的保护气体的空间。当焊接较长的小直径管道，因为从管道内部无法焊，可从管道两端管塞的孔中通入焊根保护气体。管塞可用木塞或橡皮塞（图1-27）。

对于大直径管子，为进行焊根保护，可在管内用油毛毡制造的密封碗或密封圆锥插入，通入焊根保护气体时自动胀开。管外焊缝上帖一铝或玻璃纤维的胶带或带槽的可回转挡板（图1-28）。

大直径管采用这种密封方法的目的是节省焊根保护气体。但在使用时应尽量限制预热温度不宜过高，否则油毛毡易燃烧。管子外侧用胶带或带槽牢房转挡板盖住未焊部位可防止焊根保护气体的流失和空气的侵入。 图1-29是大直径管适用的焊根保护专用夹具。采用了皮革或橡皮碗的弹性密封方式。

这种密封方法比图1-28的密封效果好，但制造专用工具费用也高一些。同样也要控制预热温度，因皮革或橡皮均不能耐高温。另一方面，如工件直径变化时，需更换相异常直径的密封环。

图1-29 适用于大直径管的弹性密封方法 图1-30 大直径管焊根为了解决这几个问题，又发展了图1-30这种采用弓形结构，靠推杆和弹簧胀缩，刚性的大直径管焊根保护夹具。

图1-30这种夹具的优点是焊根保护气体的耗量最少。管径的微量变化对密封的影响不大。不怕采用高的预热温度和焊接热影响区的高温影响。

应正确控制焊根保护气体的流量，不宜过大，因过大时挤压熔池，导致焊根成形缺陷。但过小又起不到驱赶空气、防止空气侵入的作用。 7. 对熔化极气体保护焊焊机的评价

现在还没有具有约束力的标准和判定标准来评价和比较焊接设备。评估焊机的使用性能首先应注意技术参数，可以从焊机制造厂商提供的铭牌和焊机使用说明书中查到技术参数。其次再通过试样焊接来判定焊机的操作性和焊接性能。最后再考虑焊机的经济性和制造厂商的售后服务部等因素。 表5-3给出了评估焊机的一些重要的项目，其中有的项目和焊机的应用范围有关。

表5-3 熔化极气体保护焊焊机的评估项目

技术参数 调节范围 引弧 操纵元件 测量设备 运输可能性 购置费 可用率 功率因素 效率 维修费用 （供货期，费用） 焊接性能 操作性能 经济性 负荷性能（合闸时间） 电弧稳定性 连续或分段的电压调节和电弧长度调节 级差的大小 遥控 飞溅情况 （“内调节”的惰性） 稳定性 能性 佔地面积 保护方式 和各种电网电压连接的可空载损失 焊接电缆和焊炬的连接 备件情况 调节脉冲电弧的可能性 焊缝成型 焊接参数储存（编程） （成型，焊波） 从焊缝开始到结束的电流程序 可调节的附加电感（扼流圈） 点焊和缝焊定时开关 可调节的自由燃烧时间 稳压设备 冷却设备 噪音大小 第三节 熔化极气体保护焊的电弧和熔滴过渡 1） 一 概述

在焊接时电弧作为能源，将电能转换成热能。电弧过程可看成“独立的放电”，其过程如下： 电子从负极（阴极）流出，以巨大的加速度飞往正极（阳极）。电子在冲撞正极时将运动能转换成热能。产生高温，高温使有关材料熔化和部分汽化。电子在两极间飞行时碰到原子，便冲撞原子的电子壳层，又进一步释放出电子，新电子流又流向正极。原子残留物由于失掉了电子不再呈中性，而显示出带正电荷，称为离子。离子具有正电荷，故离子加速流向负极。离子和负极冲撞时也同样产生热能，导致熔化和蒸发。 电子和离子在气柱的电场内的流体称为“等离子”。离子主要由金属原子产生，而保护气体中的原子是几乎不参加电离的。尽管如此，保护气体的化学成分对熔滴过渡的种类和焊缝成形仍有很大的影响。保护气体的种类会影响到导电电弧截面的大小，从而也会影响到熔滴分离力的大小和方向。导电电弧柱的截面和发光的电弧外壳不是一回事，它和保护气体的导热性有关。当为具有优良导热性的保护气体时，可形成一

种截面剧烈收缩，电流密度较大和温度较高的电弧核心。

二氧化碳气体和氦气都具有很好的导热性。在这两种保护气体作用下均可形成一种与氩气或富氩混合保护气体时相反的细的导电的电弧核心。电弧柱的剧烈收缩会造成电阻增加和正负极间电压降的加大。在同样的熔化能力下二氧化碳电弧的电压比富气混合气体的的电压高3伏左右。

尽管在二氧化碳气体保护焊时电弧核心很小，但由于这种气体导热性很好，可得到如图5-38所示较宽的高温环形区和较深的侧向熔池。

图5-38 氩气和二氧化碳保护气体对电弧形状的影响 图5-39 熔滴过程在二氧化碳气体保护焊时部分二氧化碳气体被电弧焊接热量分解（热分解）。二氧化碳分子分解成一氧化碳和氧。同时产生一膨胀力。在低温电弧区（指电弧外层和引弧部位）一氧化碳和氧又再次结合生成二氧化碳（再化合）。并同时释放出在分解时吸收的能量，增加熔池温度。部分分解出的氧和熔池材料化合，形成焊渣。这样化合的氧也产生少量二氧化碳。电弧像任何通电的导体一样会产生一个磁场，这个磁场会使其中导电的电弧焊接核心产生进一步压缩的效果。随着导体电流密度的增加（安/毫米2），在电磁场的作用下电弧焊接核心的径向截面收缩增加，这个过程称为“收缩效应“（挤压效应）。在引弧区的电流密度特别大，在这个区域以外的电流密度则较小，收缩力也较小。

在电极（焊丝）方向产生不同的收缩力，引弧部位和电弧柱受到轴向力作用，该轴向力由高电流密度区（大径向力）向较小电流密度区（小径向力）的方向作用。这有点类似于挤牙膏时的情况，有一个部位呈现圆环形状收缩，牙膏从管子内被挤出来。焊丝熔滴分离的的机理也与此相同（图5-39）。

氩弧焊时由于氩气这种保护气体的导热性较小，形成较宽的电弧核心，电弧罩着较大范围的焊丝端部。电弧的热量熔化焊丝端部，但熔液的表面张力反作用，造成熔滴分离。如果在焊接时达到一定的临界电流强度和电压，焊丝端中电弧焊接开始部位的截面便会剧烈收缩（收缩效应），分离成许多小熔滴，并快速流向熔池。在德国标准DIN 1910中称这种熔滴过渡形式为喷射弧，只有在用氩气或富氩混合气体进行焊接时才会产生这种电弧。

氩弧焊的熔池特点是在工件表面熔池较宽（二氧化碳气体保护焊则与此相反），而在熔池中心部位，则形成熔深大而尖呈手指状的熔池。后者是由剧烈加速的线状熔滴射流而引起的。

在二氧化碳气体保护焊时，形成一种截面收缩的电弧柱。在电弧开始部位的截面特别小，所谓电弧开始部位指位于焊丝端面的下面的部位。由于此部位的电流密度高会产生一个抵制熔滴分离的力，即产生一个反冲力。在此反冲力的作用下形成一大熔滴，该熔滴在产生剧烈侧向偏转后才分离。在熔滴分离前与熔池已往往产生了如图5-40所示的短路。

根据德国标准DIN 1910规定，二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡形式随功率不同而异。当功率较小时用短弧，而在功率较大时则宜用长弧。二氧化碳气体保护焊不宜用脉冲电流焊接（见脉冲电弧），因为如在脉冲相位遇到巨大的收缩力会阻碍及时的熔滴分离。 1 焊丝的极性 1）钢

焊接钢材时焊丝可以接正极或负极。如图5-40所示，在焊丝接正极时，只要焊接参数调节正确可以得到较平坦的焊缝凸起部位的，并且同时具有足够熔深和较小飞溅损失的焊缝，故焊接钢材时多选用正极为焊丝电极。

在焊丝接负极时，其熔化能力比接正极时提高30%以上，而在电源方面并不多消耗电能。估计产生这种效应的原因是焊丝端部离子放电和电弧开始部位快速后跳获得高热量的缘故。焊丝接负极时具有较大熔化能力和较小熔深的特点可利用来进行堆焊和焊接壁厚≤0.8毫米的薄板。此时熔滴频率明显低于焊丝接正极时的熔滴频率。焊丝接负极的缺点是焊缝凸起部分大，熔深小。当熔化能力大时产生飞溅多（图5-40）。

图5-40 焊丝极性的影响 2）铝

熔化极氩弧焊焊接铝时焊丝接正极。旨在能在工件上（负极）使高熔点氧化皮裂开和清除，即有一种“净化效应”。而在焊丝接负极时却没有这种“净化效应“。使用氩气时的“净化效应”比使用氦气时要好一些。正确的握持焊炬可加快这种“净化效应”。 2 电弧偏移

任何带电导体周围都存在着一个磁场。这一点对电弧也一样。因为电弧可被看成一种运动的导体。若外加一个磁场可引起电弧偏移。此时电弧不再沿着最短距离（即由焊丝到工件）燃烧。在局部强磁场作用下，电弧向弱磁场方向偏移。当用长电弧焊接时电弧的偏移尤其明显，这一点图5-41所示的过渡的熔滴。 防止电弧偏移的措施有：

图5-4? ? ?

焊接时不宜将电弧调节得过长； 在焊缝边缘焊一块辅助板； 倾斜握持焊炬。

3 电弧种类

熔化极气体保护焊有以下几种最重要的熔滴过渡形式：即喷射弧，长弧，短弧和脉冲弧（表5-4）。在德国标准DIN1910第4部分中对电弧种类的名称 作了明确的规定。

表5-4 按DIN 1910第4部分规定办理的电弧种类

名称 喷射弧（焊接） 长弧（焊接） 短弧（焊接） 脉冲弧（焊椄） S L K P 最细的熔滴 粗熔滴 细熔滴 可调节熔滴大小和熔滴频率 无短路 偶尔短路 短路 无短路 缩写符号 材料过渡 短路情况 第三节 熔化极气体保护焊的电弧和熔滴过渡 2） 一 概述

二 喷射弧（MAGS/MIGS）

如DIN 1910第1部分所述，喷射弧的特点是熔滴最小，材料过渡无短路。即喷射弧焊接时焊接参数不变，用微小熔滴和自由飞行的熔滴实现材料过渡。焊丝端部在焊接时被熔化成尖形或扁平状主要决定于材料、保护气体、电流密度和焊丝伸出端电阻的加热。喷射弧的熔滴过渡情况如图5-42所示。

由于喷射弧焊接时熔滴很小，且熔池流动性好，不适合于全位置焊接，一般多用于水平焊缝的填充和盖面焊道的焊接。

现对喷射弧的调节说明如下：

图5-43上的工作点C和图5-44上的工作点C为喷射弧在熔化极气体保护焊电弧和熔滴过渡曲线图上的位置。只有在应用了合适保护气体并具有足够高的电流强度和电压时才会形成这种飞溅少的喷射弧。图5-43上的工作点b和图5-44上的工作点b表明此时具有足够的电压，但电流强度过小（或焊丝送进速度过小），熔滴较粗大，因为电流密度过小。而在图5-43上的工作点a，此时电压高出实际需要的电弧特性曲线很多，引弧后电弧很长并突然中断。焊丝继续送进，接触工件后又重新引弧，电弧焊接达到较大长度后又突然中断，这样反复只能呈断续地焊接。

图5-44一的工作点d表示的也是喷射弧的一种情况，具有足够的电压，但焊丝送进速度选得过大，电弧较短。焊丝端部较尖，经常短路。

短的喷射弧（见DIN 1910 第4部分长弧）适用于厚板单层水平角焊缝的焊接。可避免角焊缝垂直边上的咬边和保证熔深达到角点，若电弧过短，焊炬位置不对以及焊接速度不当，尽管电弧功率较高，仍会造成大的焊道凸起高度（如图5-45）所示。

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