气体保护焊技术

江河水编译


 



第一章 气体保护焊工艺基础(1)

第一节 气体保护焊的优缺点和分类

气体保护焊是利用焊枪喷咀喷出的保护气体使焊接部位和熔池与大气隔离的所有焊接方法的总称。电弧和工件间为明弧焊接。气体保护焊是熔化极焊接方法的一种,也称为气电焊。

一 气体保护焊的优缺点
优点为:可清楚看见电弧及熔池的加热熔化情况,便于及时发现问题和控制焊接过程与焊接质量。焊接过程没有熔渣。适用范围大,既可焊薄板,又可焊厚板。容易采用自动焊和全位置焊。焊接质量较好。
缺点是电弧为明弧且电流密度大,弧光强,故应加强焊工的劳动保护。不适于在有风的地方或露天施焊。焊接设备较复杂。

二 气体保护焊的分类
根据1979年8月版DIN 1910 第4部分可以按电极种类、保护气体和电弧来对气体保护焊进行分类。
表1-1是这种分类的图示说明。第一级粗分系按电极的种类分为不熔化极和熔化极。不熔化极的永久电极用钨制成,故又将这一大类称为钨极气体保护焊(WSG)(图1-1)。熔化极与此相反,既是电弧载体,又是焊接填充材料。多与焊接金属用相同的材料,称之为熔化极气体保护焊(MSG)(图1-2)。

 



图1-1 钨极气体保护焊示意图
Schutzgas:保护气体
Schweißstromquelle:焊接电源
Schlauchpaket软管组件
Schweißbrenner mit Wolframelektrode:带钨极的焊炬


图1-2 熔化极气体保护焊示意图
Schutzgas:保护气体
Drahtelektrodenspule:焊丝盘
Drahtvorschubsgerät:焊丝送进机构
Schlauchpaket:软管组件
Schweißbrenner:焊炬
Schweißstromquelle:焊接电源

然后再根据应用的保护气体对这两类作进一步的分类。
在钨极气体保护焊中有时也应用氩-氢混合气体,但多数用惰性气体。“惰性”这个词来源于希腊文,意为“不活泼的”或“反应性差的”。所有惰性气体便属于这样的一类气体,它在高温下不与其它物质产生化合,故在焊接时也完全呈中性状态。
钨极等离子焊(WP)和钨极惰性气体保护焊(WIG)一般是采用氩、氦和这两种气体的混合物作惰性气体。原子氢焊(WHG)时则与此相反,只应用氢来隔离大气。钨极等离子焊又可根据电弧的种类细分为等离子束辐射焊(WPS)、等离子弧焊(PL)和等离子束辐射—等离子弧焊(WPSL)。
在熔化极气体保护焊中既可以用惰性气体,也可以用活性气体。故可以再分为熔化极惰性气体保护焊(MIG)和熔化极活性气体保护焊(MAG)。熔化极活性气体保护焊的熔池形状、焊缝外观和飞溅的产生,以及还有熔敷量等均与应用的活性气体的种类有关系。故在此又可按保护气体的种类分为以氩气为基础加入活性成份(CO2,O2)混合气体的MAGM焊和应用CO2气体的MAGC焊。
还可以按电弧种类进一步分类。其中又可按电弧的形成形式、短路倾向和材料过渡方式进行分类。表1-2给出了各种不同电弧的特点(摘自DIN 1910 第4部分)。在表1-1中用箭头表示各种电弧隶属的焊接方法。但不并不说明,各种焊接方法可任意选用电弧种类。一般只能在一定范围内才行。例如短电弧焊。对所有的熔化极气体保护焊来说均可以通过选择合适的电流强度和相应低的电弧电压来调节材料过渡的形状。通常,熔滴大小和短路频率与应用的保护气体有很大的关系。

表1-2 电弧种类的区别


序号

名称

材料过渡

有无短路

缩写符号

1

喷射电弧(焊)

细熔滴

无短路

S

2

长电弧(焊)

粗熔滴

并非无短路

L

3

短电弧(焊)

细熔滴

短路

K

4

脉冲电弧(焊)1)2)

熔化极气体保护焊的熔滴大小和熔滴频率可调节

无短路

P

备注:1) 电流脉冲;2) 钨极气体保护焊也可以用

也可以用相应的脉冲电源来调节脉冲电弧的脉冲高度和脉冲频率,但往往只有某些规定的保护气体才能得到理想的效果。一般只有在熔化极惰性气体保护焊和高氩气含量的混合气体焊时才采用。钨极惰性气体保护焊用脉冲电流是为了其它的目的,特殊情况下也在等离子焊时应用脉冲电弧。
是调节成喷射电弧或长电弧,这完全和应用的保护气体有关。在熔化极惰性气体保护焊和用高氩气含量混合气体焊时,若具有足够高的电流密度,则产生喷射电弧,而在用CO2含量高的混合气体时则得到长电弧。
除了这几种标准的电弧形式外,实际生产中还有一种其它的材料过渡形式,称为过渡电弧,也称为中间电弧。这种中间电弧的调节参数、熔滴大小和短路倾向均介于短电弧和喷射电弧之间,或者说得更确切一点,更接近于长电弧。
DIN 1910 第4部分列举了一些熔化极气体保护焊的变种,诸如窄间隙焊(MSGE)和电气焊(MSGG)。这些焊接方法原来是按所应用的保护气体隶属于熔化极惰性气体保护焊(MIG)或熔化极活性气体保护焊(MAG),由于设备和焊接工艺的改变而独立出来的焊接方法。钨极气体保护焊中的钨极等离子焊(WP)又分为等离子束辐射焊(WPS)、等离子弧焊(WPL)和由上述两种方法结合而成的等离子束辐射—等离子弧焊(WPSL)。在熔化极气体保护焊中也有等离子焊(MSGP)这一变种的焊接方法、
有的文献资料将混合气体的熔化极气体保护焊又分为氩+CO2法、CO2+O2法和氩+H2法。并建议在熔化极焊中再增加一类,即CO2-焊剂联合保护焊,其中又分为管状焊丝法、涂药焊丝法和实芯焊丝-磁性焊剂法。
气体保护焊还可按焊接的自动化程度分为:

  1. 手工焊 焊枪和焊接填充材料均为手工操作,如原子氢焊、手工钨极氩弧焊和手工等离子弧焊等;
  2. 半自动焊 焊丝自动送进,焊枪为手工操作移动,如CO2半自动焊和半自动钨极氩弧焊等;
  3. 自动焊 焊枪和工件间的相对移动和焊丝送进均为自动进行,如除原子氢焊外的各种自动气体保护焊。