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  • 气体保护焊机:气体保护焊的特点及发展前景

    文/ 发布于2017-11-20 浏览次数:567

      1.气体保护焊的特点

      钢铁工业的发展推动着焊接设备及气保焊丝焊接材料的发展。

      从年产6000万t钢到年产1亿t钢,美国用了 13年,而我国只用了 7年。从 1亿t到2亿t也仅用了 7年,而从2亿t增长到3亿t只用了 2年时间。到2004 年年底,我国钢的年产量已达2.74亿t,而全世界钢的总产量为10.3亿t。

      在2004年的钢产量占全世界总产量的27%。可以看到我国的钢产量每年按20% 的增长率快速发展,已经步入产钢大国、排列第一的地位。

      2004年我国的焊接材料产量为225万t,而钢的表观消费量为3.12万t,焊 接材料与钢材的表观消费量之比为0.72%。工业发达国家的这一比例为0.3% -

      0.5%。这是由于我国的焊条比例过高(达71%)。在我国气体保护焊仅为18%, 而工业发达国家大都在65%以上,其中日本已经达到78%。这说明我国仅仅是 一个焊接大国,还不是一个焊接强国。为什么焊接强国的气体保护焊法按消耗材 料比例占有那么高的指标呢?这是因为气体保护焊有很多优点。

      (1)气体保护焊的优点

      1)气体保护焊效率高

      ①1体保护焊中MIG/MAG焊的焊丝熔化速度和熔化系数较高。这是因为气 体保护焊大多用细焊丝(00.8?#1.6mra),电流密度大(100 ~ 300A/mm2,焊条 仅为10?25A/mm2)。熔化速度为3 ~ 5kg/h,是焊条的1 ~ 2.25倍。熔化系数比 焊条大1?3倍。

      ②因为气体保护焊的熔深大,所以接头的坡口角度可以降到40°?45°,钝边 较大,间隙较小,则坡口截面积比焊条电弧焊的小50%,可减小焊缝熔敷金属

      ③因为焊接残渣极少,焊后不需要打磨、清理坡口和换焊条,减小了辅助 时间,由此提高了工效0.3?0.8倍。

      总之,气体保护焊与焊条电弧焊相比,可提高工效2 ~ 3.5倍。

      2) 提高焊接质量

      ①MAG焊和C02焊是一种低氢焊接方法。焊缝中扩散氢的含量远远低于低 氢焊条(C02焊时扩散氢含量[H]在1.6mL/U%,低氢焊条[H]专3.15mI7100g)。 C02焊对锈和水分不敏感,气孔率低。

      ②短路过渡法热输入低,热影响区小,变形小。

      ③气体保护焊的力学性能可达到或高于低氢焊条。ER49-1焊丝C02焊时和 ER50-3、ER50-4焊丝MAG焊时,气保焊丝均可得到具有良好强度和韧性的焊缝。这时焊 缝金属中的w(Mn)?1.0%, w(Si)^0.4%o

      ④短路过渡焊搭桥性能好,适于打底焊;焊接熔池小有利于全位置焊。

      3) 气体保护焊的成本低

      ①因为减小了坡口截面积,减少了焊条药皮和焊条头的浪费。

      ②节约电能,C02焊耗电量仅仅为焊条电弧焊的34.6%。

      ③气体保护焊生产效率高,缩短了焊接时间,所以降低了设备的台班费和 人工费。

      ④减少了清渣、打磨等辅助工时。

      4) 气保焊丝气体保护焊是明弧焊,在半自动焊时,便于焊工观察电弧及熔池,有利 于发现问题和调整操作。

      5) 气体保护焊时,焊丝连续送进,不需要熔剂,也不需要清渣,可以连续 焊接,操作方便,特别是与焊接机器人兼容性好。同时也适合于其它自动焊接方 法。

      6) 气体保护焊的种类很多,这些焊接方法几乎可以焊接所有的金属材料, 同时还适用于从0.1mm到几十毫米厚的焊件。易于实现高速焊和高效化焊接等。

      (2)气体保护焊的主要缺点

      1) 由于气体保护焊的电流密度大,又是明弧,所以弧光辐射强烈,光污染 会损伤眼睛。同时产生很多焊接烟尘,不利于焊工健康。

      2) 焊枪喷嘴喷出的保护气体易受外部气流的影响。如果风速大于2?3m/S 气保焊丝就必须采取防风措施。同时也要注意工作地的穿堂风和露天的自然风。

      3) 随着设备的逆变化、数字化和多功能化的发展,焊接设备越来越复杂。 为了便于普及和应用,必须简化人机界面

      4) 不能完全适应超薄件焊接、高精密焊接、高速焊接和高效化焊接的需要。

      2.气体保护焊的发展前景

      科学技术向前发展是永恒的,同样气体保护焊技术也要向前发展。那么明天 的气体保弧焊工艺将向何处发展呢?

      (1) 借助计算机技术,使焊接从一门技艺转变为一门制造科学古代的锻焊 和钎焊等焊接技艺代代相传,他们只知道“怎么做”却不知道“为什么”。随着 科学的发展和技术的进步,冶金学、热学、电工学、电子学及力学等逐步进人焊 接领域,增进了人们对“焊接”的认识和理解。近代由于计算机科学的发展,可 以通过建模、仿真在虚拟环境中再现焊接制造过程中所要了解和解决的问题。比 如,如何提高焊接质量?如何减少焊接时间和提高效率?对设计的正确性和工艺 的合理性的评估;确定有哪些工艺参数和允许放宽的条件,以及导致焊接裂纹和 其它焊接缺陷的原因。对这些问题的回答不需要实际焊接,而是借助于计算机在 虚拟环境中就能得到所关心的问题和解决问题的方法,这就是科学而不再是技 艺。

      对于气体保护焊的发展也必须逐渐从技艺走向科学,用现代科学手段解决实 际问题。

      (2) “高效化焊接”长久以来只是限于改变焊接参数和保护气体等方法来提 高效率这方面已经取得了许多成绩,但是为进一步提高气体保护焊的效率,必 须开辟新的淦径,如像综合利用能源。这方面已做了许多新的尝试,如热丝TTG 焊是电阻热与电弧热的结合;A-TIG焊是表面能与电弧能的结合;CMT是机械能 与电弧能的结合;LMIG和LTIG焊是激光和电弧的结合;磁控TIME焊是磁能

      与电弧能的结合等等。

      (3) 提髙焊接质量是发展生产的生命线美国发表的“面向21世纪发展工 业展望” 一文中多次提到“零缺陷”问题首先是材料焊接性的问题,如超细晶粒 钢的研究。其次是研究新的焊接方法,如脉冲MIG和脉冲TIG焊,前者通过对 熔滴过渡的控制,实现了 “无飞溅”;后者通过对熔池的控制,气保焊丝实现了 “少气孔 和无气孔”。小孔法变极性等离子弧立焊法被誉为无缺陷焊接法。在此还应当引 入自动控制技术对焊接过程进行控制,如焊缝跟踪、熔滴过渡控制和用智能控制 法实现对焊缝成形的控制等等,,总之,应从产生缺陷机理出发,寻找实现“零缺 陷”的、途径。

      (4) 降低成本是发展生产的动力降低成本关系到设计、管理和生产的全过 程。但作为气体保护焊方法,还是需要从该焊接方法本身出发提出具体的措施。 气体保护焊是以电弧为热源,如何用最小的能量输人实现最快的焊接速度、最大 的熔深和对生产准备条件的适应性。如为提高电弧的能量密度采用的HeR Ar、 高频TIG和复合能源等。这些措施都能提高能源的电流密度,提高熔深和焊接速 度。复合焊还可以放宽对坡口间隙的要求等等。

      (5) 最大限度地减轻工人的劳动强度,向科学要效益和质量摆脱对工人的 技艺和劳动的依赖性,惟一的途径就是实现焊接过程自动化。首先,要解决气体 保护焊法与自动焊机的适用性和兼容性;其次应有适宜的传感器、控制器和执行 机构;同时还应不断地提高自适应控制及智能控制的水平。最近结合国情的焊接 机器人系统集成已成为气体保护焊的一个新热点。

      (6) 焊接过程中污染较严重,气保焊丝焊接应从恶劣环境中摆脱出来应使焊接施工 环境向更安静、更整洁、更健康、更安全和更具人性化的方向发展。气体保护焊 是明弧,焊接烟尘和噪声比较严重,尤其是自保护药芯焊丝的烟尘和大功率低频 脉冲TIG焊的噪声以及高频、高压电流的危险都必须得到治理。环境问题倍受瞩 目,应认真解决。

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