等离子弧焊接的材料装配工艺与缺陷形式模板.doc
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1、等离子弧焊接材料、装配、工艺和缺点形式(图)焊接材料(1)母材凡氩弧焊能够焊接材料均可用等离子弧焊接,如碳钢、耐热钢、蒙乃力合金、可伐合金、钛合金、铜合金、铝合金和镁合金等。除铝、镁及其合金外,其它材料均采取直流正接法焊接:铝、镁及其合金采取交流或直流反接法焊接。直流正接等离子弧单道可焊材料厚度范围通常为0.36.4mm。交流变极性等离子弧单道可焊铝合金厚度可达12.7mm(小孔法)。等离子弧焊接冶金过程和氩弧焊相同,只是由等离子弧含有较小弧柱直径,焊接时母材熔化量少,所以焊缝深宽比大、热影响区窄。每一个母材金属焊接时对预热、后热和气体保护等工艺要求和氩弧焊相同。(2)填充金属和氩弧焊一样,等
2、离子弧焊工艺能够使用填充金属。填充金属通常制成光焊丝或光焊条。自动焊使用光焊丝作填充金属,手工焊则用光焊条作填充金属。填充金属关键成份和被焊母材相同。(3)气体等离子焊枪有两层气体,即从喷嘴流出离子气及从保护气罩流出保护气。有时为了增强保护,还需使用保护拖罩及通气后面垫板以扩大保护气保护范围。对钨极应该是惰性;以免钨极烧;护气对母材通常是惰性,但假如类取决于被焊金属,可供选择气体有:1)Ar气Ar气用于焊接碳钢、高强度钢及活性金属,如钛、钽及锆合金。焊接这些金属所用气体中,即使含有极小量H,也可能造成焊缝产生气孔、裂纹或降低力学性能。2)Ar-H2混合气焊接奥氏体不锈钢、镍合金及铜镍合金时,许
3、可使用Ar-H2混合气体。Ar气中填加H2气可提升电弧温度及电弧电场强度,能够更有效地将电弧热量传输给工件,在给定电流条件下能够得到较高焊接速度。同时,H2含有还原性,使用Ar-H2混合气体能够取得更光亮焊缝外观。但H2含量过多焊缝易出现气孔及裂纹,通常(H2)限制在7.5以下。然而,在小孔焊接工艺中,因为气体以充足逸出,加(H2)范围为5一15,工件越薄,许可H2百分比越大。如小孔法焊6.4mm不锈钢时,加(H2)为5%;而进行3。8mm不锈钢管道高速焊时,许可加(H2)达15%。”使用Ar-H2混合气体作离。混合气体作离子气时,因为电弧温度较高,应降低喷嘴孔径额定电流。3)Ar-He混合气
4、He气也是种惰性气体,当被焊工件不许可使用Ar-H2混合气时,可考虑使用Ar-He混合气。在Ar-He混合气体中,甲(He)超出40%以上电弧热量才能有显著改变。(He)超出75%时,其性能基础和纯He相同,通常在Ar气中加入(He)=5075进行钛、铝及其合金小孔焊及在全部金属材料上熔敷焊道。4)He气采取纯He作离子气时,因为弧柱温度较高,会降低喷嘴热负载,会降低喷嘴使用寿命及承载电流能力,另外He气密度较小,在合理离子气流量下难以形成小孔。所以,纯He仅用于熔透法焊接,如焊接铜。5)Ar-C02混合气因为保护气体不和钨极接触,在小电流焊接低碳钢及低合金钢时,许可在保护气中添加适性气体,其
5、流量在1015L/min之内。如在Ar中加甲(C02)为25作保护气焊接铁心叠片。经典大电流焊接及小电流焊接条件下气体选择分别见表1及表2。表1 大电流等离子弧焊接用气体选择表2 小电流等离子弧焊接用气体选择焊接工装(1)接头形式用于等离子弧焊接通用接头形式为:I形坡口、单面V形和U形坡口和双面V形和U形坡口。这些坡口形式用于从一侧或两侧进行对接接头单道焊或多道焊,除对接接头外,等离子弧焊也适合于焊接角焊缝和T形接头,而且含有良好熔透性。厚度大于1.6mm但小于表3所列厚度值工件,可不开坡口,采取小孔法单面一次焊成。对于厚度较大工件,需要开坡口对接焊时,和钨极氩弧焊相比,可采取较大钝边和较小坡
6、口角度。第一道焊缝采取小孔法焊接,填充焊道则采取熔透法完成。图1为两种焊接方法所需V形坡口几何形状比较。 图1 等离子弧焊和钨极氩弧焊V形坡口形状对比钨极氩弧焊 等离子弧焊焊件厚度假如在0.051.6mm之间,通常使用熔透法焊接。常见接头型式图2所表示。图2 薄板焊接接头形式 a) I形对接接头b) 卷边对接接头 d) 卷边角接接头 d)端接接头 t板厚(0.0251mm)h卷边高度=(25)表3 一次焊透厚度(单位:mm) (2)装配和夹紧小电流等离子弧焊对接头装配要求和钨极氩弧焊相同。引弧处坡口边缘必需紧密接触,间隙不应超出金属厚度10%,难以保持上述公差时必需添加填充金属。对于厚度小于0
7、.8mm金属,焊接接头装配和夹紧要求如表4、图3和图4所表示。 表4 厚度0.8mm薄板对接接头装配要求后面用Ar或He保护。 板厚小于0.25mm对接接头推荐采取卷边焊缝。图4 厚度小于0.8mm薄板对接接头图5 厚度小于0.8mm薄板端面接头装配要求a) 间隙 b) 错边 c) 夹紧距离图4给出了接头间隙和错边许可偏差、压板间距和垫板凹槽等尺寸。许可偏差和板厚成百分比,I形坡口对接接头许可最大间隙为0.2t。图5给出了端接接头装配和夹紧许可偏差。端接接头许可偏差比对接接头大得多。所以端接接头是金属箔片较方便连接接头。 焊接如壁厚0.10.2mm金属薄片时,焊口周围微小热量波动全部可能使融化
8、焊道分离,以致无法得到连续焊缝。所以要求夹具在整个焊接过程中年工件紧密接触,利用夹具对焊件良好散热作用稳定焊缝成形和降低焊接变形。如一般夹具压紧箔件效果不好,司考虑使用气动琴键夹具或弹簧琴键夹具。图6是焊接lmm以下不锈钢对接接头工装参数曲线。 焊接夹具通常分为压板和带凹槽垫板(图6)。当采取熔透法焊接时,垫板和氩弧焊时相同,开口凹槽垫板用以支撑熔池,但采取小孔法焊接时,熔池是由表面张力支撑,熔化铁水不和垫板凹槽相接触。小孔法焊接用经典垫板图7所表示,凹槽通常宽13mm,深19mm,这么凹槽不仅能够容纳后面保护气,还为等离子射流提供一个穿出空间。图6 小电流焊接不锈钢对接接头工装参数曲线虚线示
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