鎢極氬弧焊接不銹鋼管操作要點主要有以下幾項


1. 引弧方法


 引弧有兩種方法,非接觸引弧法(或稱擊穿引弧法)和接觸引弧法。


   a. 非接觸引弧:  非接觸式引弧一般采用引弧器引弧。


     從原理上可分為高頻高壓引弧和高壓脈沖引弧。高頻高壓引弧一般采用頻率為150~260kHz,電壓為2500~5000V的交流電源;高壓脈沖引弧采用50~100次/s,電壓峰值為5000~10000V的直流電源。這種引弧方式是依靠高電壓在鎢極和工件表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的電場,使兩極間的氣隙被擊穿,產(chǎn)生電流通道而引燃電弧。專用GTAW電源均有高頻高壓或高壓脈沖引弧和穩(wěn)弧裝置。焊接時鎢極前端垂直工件,保持3~5mm距離,而后接通電源、在高頻高壓或高壓脈沖作用下,擊穿氣隙放電,使保護(hù)氣電離形成離子流而引燃電弧。非接觸引弧鎢極燒損很小,而且易引弧,因此應(yīng)用廣泛。


   b. 接觸引弧:  接觸引弧法多用于簡易氬弧焊設(shè)備。


     但接觸引弧法在接觸瞬間會產(chǎn)生很大的短路電流,鎢極端部容易燒損或容易造成母材電弧擦傷,但由于設(shè)備簡單(不需要高壓高頻或高壓脈沖引弧和穩(wěn)弧裝置),所以在焊接非重要件打底焊及薄板焊接中也有應(yīng)用(隨著鎢極氬弧焊應(yīng)用的普及,此種引弧方法已很少采用)。使用時鎢極與引弧板接觸引燃電弧,電弧引燃后,焊槍停留在引弧處不動(3~5s),當(dāng)獲得一定大小、明亮清晰和保護(hù)良好的熔池后,就可以添加焊絲,開始焊接過程。然后將電弧轉(zhuǎn)向焊縫進(jìn)行焊接。



2. 控制熔池的形狀和大小


   控制熔池的形狀和大小,關(guān)鍵是控制焊接溫度,因為焊接溫度對焊接質(zhì)量的影響很大,各種焊接缺陷的產(chǎn)生是溫度不合適造成的,例如:熱裂紋、咬邊、弧坑裂紋、凹陷、凸瘤、合金元素?zé)龘p等都是因為焊接溫度過高產(chǎn)生的;冷裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等焊接缺陷是因為焊接溫度不夠?qū)е碌摹:附訜嵫h(huán)(weldingcycle)中兩個最重要的參數(shù):一個是道間溫度(含焊接起始溫度);另一個是線能量,都是控制焊接溫度的。通常情況下,焊接電流與電弧電壓調(diào)定的情況下,控制焊接速度是最方便的,當(dāng)然有時也調(diào)整焊槍傾角。正常焊接時熔池的平面視圖應(yīng)該是鴨蛋圓形、短軸約為鎢極直徑的2~2.5倍,兩側(cè)母材熔人1~1.5mm,電弧中心約在熔池的1/3處,也是溫度最高處,焊絲即在此處添加。



3. 運弧要有規(guī)律


   它與氣焊有相似之處,但操作上要求更嚴(yán)格。焊槍(arc weldinggun)、焊絲(welding wire)、焊件(weldment)間均有一定的位置關(guān)系,見圖4-32。焊槍軸線與已焊表面的夾角稱為焊槍傾角,它直接影響熱量輸入、保護(hù)效果和操作視野,一般焊槍傾角為70°~85°,焊槍傾角90°時保護(hù)效果最好,但從焊槍中噴出的保護(hù)氣流隨著焊槍移動速度的增加而向后偏離,可能使熔池得不到充分的保護(hù),所以焊速不能太快。


   GTAW一般采用左焊法,焊槍多做直線移動,大厚度的工件有時也做橫向擺動。直線移動有兩種形式:勻速直線移動和斷續(xù)直線移動。勻速直線移動:電弧穩(wěn)定,保護(hù)良好,避免重復(fù)加熱,適用于不銹鋼、耐熱鋼薄件焊接;斷續(xù)直線移動:焊槍間隔一定的時間停留和前移,一般在焊槍停留時加人焊絲,然后焊槍前移一定距離后再停留加入焊絲。斷續(xù)直線移動方法適合于3~6mm中等厚度材料的焊接。


   大厚度的工件焊接時焊槍橫向擺動時,焊槍應(yīng)保持高度不變,平穩(wěn)地做小幅度的橫向擺動,也可分兩種形式:一種是月牙形擺動,在兩側(cè)略停頓而平穩(wěn)前移,通過焊縫中心時擺速加快,以保證熔池溫度均勻,此法適合于T形角焊接以及等厚較寬焊縫的對接焊;另一種是斜圓弧形擺動,此方法適合于不等厚對縫和角縫焊接,焊槍軌跡呈斜圓弧平穩(wěn)前移,焊槍向厚側(cè)傾斜,并在厚側(cè)停留時間略長。


   深坡口打底焊使用陶瓷噴嘴時,可以將噴嘴靠在坡口邊緣上,有規(guī)則的向前橫擺著移動。為了保證兩側(cè)鈍邊熔化良好,可以靠在坡口邊緣向兩側(cè)稍做弧形擺動。焊絲要送到熔池的根部,連續(xù)送絲不要間斷,并與焊槍做反方向擺動。但小管打底焊都采用直線移動。


圖 32.jpg



4. 焊槍握法


   用右手拇指和食指握住焊槍手柄,其余三指觸及工件作為支點(不能將噴嘴靠在坡口邊緣上時)。焊接小管時手腕沿管壁轉(zhuǎn)動,指尖始終貼在管壁上,焊接大管時,作為支點的三個手指交替沿管壁行走,以保持運弧平穩(wěn)。



5. 焊絲送絲方法


   填充焊絲的加入對焊縫質(zhì)量的影響很大。若送絲過快,焊縫易堆高,氧化膜難以排除;若送絲過慢,焊縫易出現(xiàn)咬邊或下凹。所以送絲動作要熟練。常用的送絲方法有兩種:指續(xù)法和手動法。


  a. 指續(xù)法


     將焊絲夾在大拇指與食指、中指中間,靠中指和無名指起撐托作用,當(dāng)大拇指將焊絲向前移動時,食指往后移動,然后大拇指迅速擦焊絲的表面往后移動到食指的地方、大拇指再將焊絲向前移動,如此反復(fù)將焊絲不斷地送入熔池中。這種方法適用于較長的焊接接頭。


  b.手動法


     將焊絲夾在大拇指與食指、中指之間,手指不動,而是靠手或手臂沿焊縫前后移動和手腕的上下反復(fù)運動將焊絲送入熔池中。該方法應(yīng)用比較廣泛。按焊絲送入熔池的方式可分為四種:壓入法、續(xù)入法、點移法和點滴法。


    壓入法如圖4-33(a)所示,用手將焊絲稍向下壓,使焊絲末端緊靠在熔池邊沿。該方法操作簡單,但是因為手拿焊絲較長,焊絲端頭不穩(wěn)定,易擺動,造成送絲困難。


     續(xù)入法如圖4-33(b)所示,將焊絲末端伸入熔池中,手往前移動,使焊絲連續(xù)加入熔池中。該方法適用于細(xì)焊絲或間隙較大的接頭,但不易保證焊接質(zhì)量,很少采用。


    點移法如圖4-33(c)所示,以手腕上下反復(fù)動作和手往后慢慢移動,將焊絲逐步加入熔池中。采用該方法時由于焊絲的上下反復(fù)運動,當(dāng)焊絲抬起時在電弧作用下,可充分地將熔池表面的氧化膜去除,從而防止產(chǎn)生夾渣,同時由于焊絲填加在熔池的前部邊緣,有利于減少氣孔。因此應(yīng)用比較廣泛。


     點滴法如圖4-33(d)所示,焊絲靠手的上下反復(fù)動作,將焊絲熔化后的熔滴滴入熔池中。該方法與點移法的優(yōu)點相同,所以比較常用。


圖 33.jpg


   焊絲送入角度、送入方式與熟練程度有關(guān),它直接影響到焊縫的幾何形狀。焊絲應(yīng)低角度送入,一般為10°~15°,通常不大于20°。這樣有助于熔化端被保護(hù)氣覆蓋并避免碰撞鎢極,使焊絲以滴狀過渡到熔池中的距離縮短。送絲動作要輕,不要擾動氣體保護(hù)層,以免空氣侵入。焊絲在進(jìn)入熔池時,要避免與鎢極接觸短路,以免鎢極燒損落入熔池,引起焊縫夾鎢。焊絲末端不要伸入弧柱內(nèi),即在熔池和鎢極中間,否則,在弧柱高溫作用下,焊絲劇烈熔化滴人熔池,引起飛濺并發(fā)出乒乒乓乓的響聲,從而破壞了電弧的穩(wěn)定燃燒,結(jié)果會造成熔池內(nèi)部污染,也使焊縫外觀成形不好,灰黑不亮。


  焊絲熔入熔池大致可分為五個步驟


     i. 焊槍垂直于工件,引燃電弧形成熔池,當(dāng)工件被電弧加熱到呈現(xiàn)白亮并將發(fā)生流動形成熔池時,就要準(zhǔn)備將焊絲送人。


     ii. 焊槍稍向后移動并傾斜10°~15°。


     iii. 向熔池前方內(nèi)側(cè)邊緣約在熔池的1/3處送入焊絲末端,靠熔池的熱量將焊絲熔人,不要像氣焊那樣攪拌熔池(ii、iii同時進(jìn)行)。


     IV. 抽回焊絲,但其末端并不離開保護(hù)區(qū),與熔池前沿保持著如分似離的狀態(tài),準(zhǔn)備再次加入焊絲。


     V. 焊槍前移至熔池前沿形成新的熔池(重復(fù)ii、IV、V動作直至焊接結(jié)束)。



6. 送絲


  送絲可分為外填絲、內(nèi)填絲和依絲法三種。


  a. 外填絲法


     外填絲法是電弧在管壁外側(cè)燃燒,焊絲從坡口一側(cè)填加的操作方法。焊槍與焊絲的位置見圖4-32。管道坡口根部間隙的大小隨填絲動作、管徑大小、管壁厚度而定。對于大直徑厚壁管(管徑≥219mm、厚度≥18mm)的坡口根部間隙應(yīng)稍大于焊絲直徑,焊接中焊絲連續(xù)送入熔池,稍做橫向擺動,這樣可適當(dāng)多填些焊絲,在保證坡口兩側(cè)熔化良好的情況下也使焊縫有一定的厚度。對于小直徑薄壁管,坡口根部間隙一般要求小于或等于焊絲直徑,焊絲在坡口中沿管壁給送,不做橫向擺動。焊速稍快,焊縫不必太厚,采用斷續(xù)送絲或連續(xù)送絲均可。


     斷續(xù)送絲法(或稱之為“點滴送入法”):是靠手的反復(fù)送拉動作將焊絲端頭的熔滴送入熔池,熔化后將焊絲拉回退出熔池,但不離開保護(hù)區(qū),焊絲拉回時靠電弧吹力將熔池表面的氧化膜排除掉。此法適用于各種接頭,特別是組對間隙小、有墊板的薄板焊縫或角焊縫焊接,焊后焊縫表面呈清晰均勻的魚鱗狀。斷續(xù)送絲法容易掌握,初學(xué)者多采用這種送絲法。但只適用于小電流、慢焊速、表面波紋粗的焊縫,當(dāng)間隙較大或電流不適合時,用斷續(xù)送絲法就難于控制焊接熔池,背面容易產(chǎn)生凹陷。


     連續(xù)送絲法:將焊絲端頭插入熔池,利用手指交替移動連續(xù)送入焊絲,隨著電弧向前不斷移動,熔池逐漸形成。此法與自動焊的送絲法相似,其特點是電流大、焊速快、波紋細(xì)、成形美觀。但需手指連續(xù)穩(wěn)定交替移動焊絲,需要熟練的送絲技能。用連續(xù)送絲法焊接間隙較大的工件時,如果掌握的好,可以在快速加焊絲時也不產(chǎn)生凸瘤,仰焊時也不產(chǎn)生凹陷,焊接速度快、質(zhì)量好。


  b. 內(nèi)填絲法


     內(nèi)填絲法是電弧在管壁外側(cè)燃燒,焊絲從坡口間隙伸人管內(nèi)向熔池送人的操作方法。焊接中要求坡口間隙始終大于焊絲直徑0.5~1.0mm,否則會造成所謂的卡絲現(xiàn)象,影響焊接順利進(jìn)行。為防止間隙縮小,應(yīng)采取相應(yīng)措施,如剛性固定,合理的焊接順序,適當(dāng)加大間隙等。


     外填絲法與內(nèi)填絲法相比較,由于前者間隙小,所以焊接速度快,填充金屬少,操作技術(shù)容易掌握;后者適合于操作困難的焊接位置。輸油管道有時要求采用內(nèi)填絲法。只要焊槍能達(dá)到,無論什么樣的困難位置都能施焊。組對要求不十分嚴(yán)格,即使在局部坡口根部間隙不均勻或少量錯邊的情況下,也能得到較滿意的結(jié)果。由于操作時焊工從坡口根部間隙中直接觀察焊道成形,故可保證焊縫根部熔透良好。其最大優(yōu)點是能預(yù)防仰焊部位凹陷。


     作為焊工應(yīng)該掌握這兩種基本填絲操作方法,以便在不同的焊接部位,根據(jù)實際情況進(jìn)行應(yīng)用。一般選擇原則是:凡焊接操作的空間開闊,送絲沒有障礙,視線不受影響的管道焊接,宜采用外填絲法,反之則宜采用內(nèi)填絲法。實際上,所謂的內(nèi)填絲法也不可能整條焊縫全部采用,通常只在困難位置或指定時才采用。內(nèi)外填絲的操作方法應(yīng)相互結(jié)合,視焊接操作方便而選定。


  c. 依絲法


     依絲法將焊絲彎成圓弧狀緊貼在坡口根部間隙處,電弧同時熔化坡口鈍邊和焊絲,這時要求坡口根部間隙小于焊絲直徑。該送絲方法可避免焊絲遮擋焊工視線,適合于困難位置的焊接。


     焊絲送入動作要熟練,速度要均勻,快慢適當(dāng)。過快,焊縫堆積過高,過慢,焊縫凹陷或咬邊。


   在焊接操作過程中,由于操作不慎,焊絲與鎢極相碰,造成瞬間短路。發(fā)生所謂的打鎢現(xiàn)象,熔池被炸開,一陣煙霧,造成焊縫表面污染和內(nèi)部夾鎢,還破壞了電弧的穩(wěn)定燃燒。必須立即停止焊接,進(jìn)行處理。將污染處用機(jī)械法處理,直至露出光亮的金屬光澤,被污染的鎢極應(yīng)在引弧板上引燃電弧,熔化掉鎢極表面的氧化物,直至引弧板上被電弧光照射的斑痕白亮而無黑色,熔池清晰時,方可繼續(xù)焊接。采用直流電源焊接時,發(fā)生打鎢現(xiàn)象應(yīng)重新修磨鎢極。


   為了便于送絲,觀察熔池和焊縫,防止噴嘴燒損,鎢極應(yīng)伸出噴嘴端面2~3mm,鎢極端部與熔池表面的距離(弧長)保持在3mm左右,這樣可使焊工的視線開闊,送絲方便,避免打鎢,從而減少焊縫被污染的可能性。



7. 左焊法和右焊法


   如圖4-34所示,手工鎢極氬弧焊根據(jù)焊槍的移動方向及送絲位置分為左焊法和右焊法。


  a. 左焊法


     焊接過程中焊接熱源(焊槍)從接頭右端向左端移動,并指向待焊部分的操作法稱為左焊法。左焊法焊絲位于電弧前面。該方法便于觀察熔池。焊絲常以點移法和點滴法加入,焊縫成形好,容易掌握。因此應(yīng)用比較普遍。


  b. 右焊法


     在焊接過程中焊接熱源(焊槍)從接頭左端向右端移動,并指向已焊部分的操作法稱為右焊法。右焊法焊絲位于電弧后面。操作時不易觀察到熔池,較難控制熔池的溫度,熔深比左焊法深,焊縫較寬,適用于厚板焊接,但比較難掌握。


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8. 停弧


   停弧就是由于某種原因而中途停下來,然后再繼續(xù)進(jìn)行焊接。正確的停弧方法,是采用逐漸加快運弧速度后(縮小熔池面積)再收弧的方法,這樣可以沒有弧坑和縮孔,給下次引弧繼續(xù)焊接創(chuàng)造條件,加快運弧的長度為20mm左右。再引弧焊接時,待熔池形成后,向后壓1~2個波紋,接頭起點不加或少加焊絲,然后轉(zhuǎn)入正常焊接,為了防止產(chǎn)生氣孔,保證焊接質(zhì)量,起點或接頭處應(yīng)適當(dāng)放慢焊接速度。



9. 收弧


  收弧也稱熄弧,是焊接終止的必須手法。收弧很重要,應(yīng)高度重視。若收弧不當(dāng),易引起弧坑裂紋,縮孔等缺欠,常用收弧方法有以下幾種。


 a. 焊接電流衰減法


     利用衰減裝置,逐漸減小焊接電流,從而使熔池逐漸縮小,以至母材不能熔化,達(dá)到收弧處無縮孔的目的,普通的GTAW焊機(jī)都帶有衰減裝置。


  b. 增加焊速法


     在焊接終止時,焊槍前移速度逐漸加快,焊絲的給送量逐漸減少,直到母材不熔化為止。基本要點是逐漸減少熱量輸入,重疊焊縫20~30mm。此法最適合于環(huán)縫,無弧坑,無縮孔。


  c. 多次熄弧法


     終止時焊速減慢,焊槍后傾角加大,拉長電弧,使電弧熱主要集中在焊絲上,而焊絲的給送量增大,填滿弧坑,并使焊縫增高,熄弧后馬上再引燃電弧,重復(fù)兩三次,便于熔池在凝固時能繼續(xù)得到焊絲補(bǔ)給,使收弧處逐步冷卻。但多次熄弧后收弧處往往較高,需將收弧處增高的焊縫修平。


  d. 應(yīng)用熄弧板法


     平板對接時常應(yīng)用熄弧板,焊后將熄弧板去掉修平。


     實際操作證明:有衰減裝置用電流衰減法收弧最好,無衰減裝置用增加焊速法收弧最好,可避免弧坑和縮孔,熄弧后不能馬上把焊槍移走,應(yīng)停留在收弧處待2~5s,用保護(hù)氣體保護(hù)高溫下的收弧部位不被氧化。



10. 接頭


   當(dāng)更換焊絲、修磨鎢極等停弧而需要重新接頭時,必須在待焊處的前方5~10mm處引弧,電弧穩(wěn)定之后將電弧拉回焊接處。重疊處要少加焊絲,以保證與原焊縫厚薄寬窄均勻一致。接頭處如操作不當(dāng)往往不容易保證質(zhì)量,所以應(yīng)盡量減少接頭。


   部分焊工一時掌握不了焊絲的正確握法,不是以左手的拇指和食指作為送絲動力,而是靠左手前后移動來送絲(氣焊送絲法),這就勢必經(jīng)常變換握絲位置而增加接頭次數(shù)。另外,氣焊送絲法為了避免焊絲抖動,握絲處距焊絲末端又不宜過長,每用完這一段焊絲就要停下來倒手,這也必然會增加接頭次數(shù)。為解決這一矛盾,使用不停弧熱接頭是個好方法。該方法是當(dāng)需要變換握絲位置(倒手)而出現(xiàn)接頭時,先將焊絲末端和熔池相接觸,同時將電弧稍作后移,或引向坡口一邊。待熔池凝固與焊絲末端粘在一起的剎那間,迅速變換握絲位置。完成這一動作后,將電弧立即恢復(fù)原位,繼續(xù)焊接。采用熱接頭法,既能保證質(zhì)量,又可提高效率,但要求操作技術(shù)熟練,動作快而準(zhǔn)。


   焊接中由于位置變換、逆向分段退焊等原因必須停弧,而出現(xiàn)兩段焊縫交接的接頭,常見的前后段焊縫接頭的類型有:頭頭相接(水平固定管仰位),尾尾相接(水平固定管平位),頭尾相接(分段退焊),尾頭相接(轉(zhuǎn)動管)。這些接頭由于溫度的差別和填充金屬量的變化,容易出現(xiàn)未焊透、夾雜、氣孔等缺陷。因此要求做到:接頭處要修磨成斜坡,不能有死角;重新引弧的位置應(yīng)重疊20~30mm,重疊處只加少許焊絲;熔池要貫穿到接頭的根部,確保接頭處熔透。





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