淺談冷弧TIG焊在薄板焊接中的應(yīng)用及發(fā)展

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引言

在現(xiàn)代工業(yè)中超薄板以及輕型金屬結(jié)構(gòu)件的用途已經(jīng)越來(lái)越廣泛,尤其是模具制造與修復(fù)、醫(yī)療器械不銹鋼薄板、汽車(chē)工業(yè)中超薄的鍍鋅板、不銹鋼板、以及輕型鋁合金材料的應(yīng)用已非常普遍。這類(lèi)工件在焊接時(shí)對(duì)電弧的熱量非常敏感。要求焊接電弧的能量盡可能的小,以避免焊接件因過(guò)熱而受到不良影響。常規(guī)的氬弧焊已不能滿(mǎn)足這類(lèi)工件對(duì)焊接的要求。氬弧冷電弧焊,是一種新型的氬弧焊方法,可以在焊接過(guò)程中對(duì)脈沖頻率和電流進(jìn)行精確的控制和調(diào)節(jié),使電弧穩(wěn)定,同時(shí)又能顯著地降低電弧能量。

1 氬弧焊

1.1 鎢極氬弧焊 傳統(tǒng)氬弧焊的起弧采用高壓擊穿的起弧方式,先在電極針(鎢針)與工件間加以高頻高壓,擊穿氬氣,使之導(dǎo)電,然后供給持續(xù)的電流,保證電弧穩(wěn)定。

1.2 氬弧焊特點(diǎn) 因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)域大,工件在修補(bǔ)后常常會(huì)造成變形、硬度過(guò)高、砂眼、局部退火、開(kāi)裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊、或者是結(jié)合力不夠及內(nèi)應(yīng)力損傷等缺點(diǎn)。尤其在精密鑄造件細(xì)小缺陷的修補(bǔ)過(guò)程在表面突出。

2 冷弧TIG焊

2.1 冷焊機(jī)工作原理是 冷焊機(jī)采用電容儲(chǔ)能的原理,以瞬間通過(guò)高頻脈沖電弧的形式釋放電流于鎢極和工件之間,完成一個(gè)焊點(diǎn)的熔接只需要十幾毫秒,熱輸入量集中,完成放弧收弧的時(shí)間快,不對(duì)工件造成持續(xù)加熱,從而達(dá)到冷焊效果。所以焊后的變形小,焊縫不發(fā)黑,對(duì)母材傷害小。冷焊機(jī)主要是靠瞬時(shí)能量完成材料熔接,以電腦芯片精準(zhǔn)控制每個(gè)弧點(diǎn)能量釋放的精準(zhǔn)性,屬于一種精密低溫的焊接設(shè)備。

2.2 焊接溫度的區(qū)別 冷焊機(jī)的焊接溫度要比氬弧焊機(jī)低很多,冷弧TIG焊的焊接時(shí)間更能夠得到精確控制,使用最大的電流進(jìn)行焊接,焊后的母材溫度也只有幾十度,用手是可以觸摸的。薄板焊接不易變形。冷焊在薄板焊接方面較氬弧焊有著很大的優(yōu)勢(shì),薄板焊接變形量很小,手工焊接最薄的可以達(dá)到0.2mm的板材,焊接質(zhì)量高,相比鎢極氬弧焊焊機(jī),冷焊機(jī)不易燒穿。

3 冷弧TIG焊接頭質(zhì)量分析

3.1 冷冷焊機(jī)冷焊放電時(shí)間與下一次放電間隔時(shí)間相比極短,機(jī)器有足夠的相對(duì)停止時(shí)間,熱量會(huì)通過(guò)工件基體擴(kuò)散到外界。因此工件的被加工部位不會(huì)有熱量的聚集。雖然工件的升溫幾乎停留在室溫,可是由于瞬時(shí)熔化的原因,電極尖端的溫度可以達(dá)10000°C左右,強(qiáng)度高。

3.2 目前TIG冷焊機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 具有多種焊接模式,包括:單點(diǎn)脈沖+連續(xù)脈沖,精密點(diǎn)焊+精密連續(xù)點(diǎn)焊,所以冷焊機(jī)能夠一機(jī)多用,既可以用于手工焊又可以與自動(dòng)焊結(jié)合使用。由于與母材之間產(chǎn)生了合金化作用,向工件內(nèi)部擴(kuò)散,熔滲,形成了擴(kuò)散層,得到了高強(qiáng)度的結(jié)合。

利用冷焊機(jī)進(jìn)行修補(bǔ)堆焊時(shí),既熱輸入低,又結(jié)合強(qiáng)度大。這是因?yàn)楹笚l瞬間產(chǎn)生金屬熔滴,過(guò)渡到與母材金屬的接觸部位,同時(shí)由于等離子電弧的高溫作用,表層深處形成像生了根一樣的強(qiáng)固的擴(kuò)散層。呈現(xiàn)出高結(jié)合性,可直接進(jìn)行銑、銼、磨等加工,不會(huì)脫落。

1.使用電源:單相220V±20%,50HZ。功率消耗:5W-2KW。

瞬時(shí)最大功率:大于30KW(阻焊時(shí)),大于40KW(弧焊時(shí))。

2.阻焊連續(xù)輸出時(shí)脈沖頻率:2.8-100HZ,微電腦自動(dòng)控制。3.阻焊補(bǔ)材厚度:0.01mm-0.22mm。弧焊焊絲直徑:0.1mm-1.6

3.主機(jī)控制系統(tǒng):采用改進(jìn)型內(nèi)置數(shù)控微機(jī)進(jìn)行雙閉環(huán)精密控制。其穩(wěn)定性和運(yùn)行能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品,采用智能IC控制板。

4.氣體保護(hù)系統(tǒng):改為微機(jī)控制的同步氬氣保護(hù)系統(tǒng),使氬氣保護(hù)更好,焊接效果更加牢固,美觀。同時(shí)保持了原有優(yōu)點(diǎn),可與昂貴的激光焊機(jī)媲美,可以最大限度地節(jié)約氬氣。

5.安裝條件及耗材:溫度:28°C,濕度:5%-75%,不結(jié)露。電源:220伏50HZ交流電,電壓穩(wěn)定。環(huán)境:干凈無(wú)灰塵或灰塵較少。主要消耗:焊絲、氬氣、電。冷焊機(jī)屬于低溫熔焊,并非無(wú)溫焊接!焊接處牢固度等同于市場(chǎng)上主流焊機(jī)的焊接效果。為完全冶金熔接,焊材硬度可選,焊后不會(huì)改變焊材及母材的各項(xiàng)性能;

4 應(yīng)用及發(fā)展

4.1 熱影響區(qū)域小 堆覆的瞬間過(guò)程中無(wú)熱輸入,因而無(wú)變形,咬邊和殘余應(yīng)力。不會(huì)產(chǎn)生局部退火,修復(fù)后不需要重新熱處理。修補(bǔ)精度高,可使用直徑0.2mm至2.0mm焊絲、進(jìn)行加絲焊接,不會(huì)產(chǎn)生變形、咬邊等焊接缺陷,從而保留原基準(zhǔn)面,后期整形也很方便。

4.2 修補(bǔ)速度快 最快修補(bǔ)量可達(dá)180mm3/min,幾乎媲美氬焊速度。

4.3 熱影響區(qū)小發(fā)熱量小 因?yàn)楦哳l放電瞬間高溫的原理使焊點(diǎn)散熱快焊接后焊點(diǎn)處可以用手指直接觸摸,所以不會(huì)造成基材退火變形。

4.4 適應(yīng)范圍大 使用開(kāi)關(guān)電源,當(dāng)電壓變化在±20%的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),機(jī)器仍能保證正常工作,并維持穩(wěn)定的輸出功率。堆焊層硬度及補(bǔ)材多樣性:使用不同的電極棒材料(補(bǔ)材)可獲得不同要求的硬度。堆焊修補(bǔ)層硬度可從HRC 25～HRC 62.

4.5 可用于設(shè)備和模具使用過(guò)程中的磨損焊接;鑄件(鑄鋼、鑄鐵、銅、鋁等材料)在制造過(guò)程中的缺陷或損傷;液壓件(液壓缸、液壓桿)的磨損或劃傷;各種機(jī)械零部件(缸筒、活塞、液壓缸、導(dǎo)桿、銅瓦、曲軸、滾筒、軋輥、箱體、缸體、齒輪鍵槽、轉(zhuǎn)子軸承)維修;軸承位修復(fù)、齒輪維修、曲軸磨損修復(fù)、機(jī)床導(dǎo)軌修復(fù)、挖掘機(jī)維修、挖掘機(jī)桿修復(fù)等。

結(jié)論

“冷弧焊”是一種新興輸入熱量小,工件變形小的焊接工藝。其電弧能量比短弧焊更低。“冷弧焊”是通過(guò)對(duì)電源的電氣控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的,既可用于全自動(dòng)焊接,也可用于手工半自動(dòng)化焊接。“冷弧焊”采用了更為精確的方法來(lái)控制短路過(guò)渡中的熔滴過(guò)渡,使電弧更為平穩(wěn),焊縫均勻。在薄板以及對(duì)電弧熱量非常敏感的材料的焊接時(shí),采用“冷弧焊”可獲得比傳統(tǒng)焊接方法更為理想的焊接接頭。