鎢極氬弧焊接不銹鋼管操作要點(diǎn)主要有以下幾項(xiàng)
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?。?nbsp; 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(chǎng),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(shí)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(jiǎn)易氬弧焊設(shè)備。
但接觸引弧法在接觸瞬間會(huì)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(jiǎn)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(shí)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(dòng)(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(kāi)始焊接過(guò)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?yàn)楹附訙囟葘?duì)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?yàn)楹附訙囟冗^(guò)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?yàn)楹附訙囟炔粔驅(qū)е碌?。焊接熱循環(huán)(weldingcycle)中兩個(gè)最重要的參數(shù):一個(gè)是道間溫度(含焊接起始溫度);另一個(gè)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(shí)也調(diào)整焊槍傾角。正常焊接時(shí)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(yùn)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(jiàn)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(shí)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(dòng)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(dòng),大厚度的工件有時(shí)也做橫向擺動(dòng)。直線移動(dòng)有兩種形式:勻速直線移動(dòng)和斷續(xù)直線移動(dòng)。勻速直線移動(dòng):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(dòng):焊槍間隔一定的時(shí)間停留和前移,一般在焊槍停留時(shí)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(dòng)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(shí)焊槍橫向擺動(dòng)時(shí),焊槍應(yīng)保持高度不變,平穩(wěn)地做小幅度的橫向擺動(dòng),也可分兩種形式:一種是月牙形擺動(dòng),在兩側(cè)略停頓而平穩(wěn)前移,通過(guò)焊縫中心時(shí)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(duì)接焊;另一種是斜圓弧形擺動(dòng),此方法適合于不等厚對(duì)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(shí)間略長(zhǎng)。
深坡口打底焊使用陶瓷噴嘴時(shí),可以將噴嘴靠在坡口邊緣上,有規(guī)則的向前橫擺著移動(dòng)。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(dòng)。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(dòng)。但小管打底焊都采用直線移動(dòng)。
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(diǎn)(不能將噴嘴靠在坡口邊緣上時(shí))。焊接小管時(shí)手腕沿管壁轉(zhuǎn)動(dòng),指尖始終貼在管壁上,焊接大管時(shí),作為支點(diǎn)的三個(gè)手指交替沿管壁行走,以保持運(yùn)弧平穩(wěn)。
5. 焊絲送絲方法
填充焊絲的加入對(duì)焊縫質(zhì)量的影響很大。若送絲過(guò)快,焊縫易堆高,氧化膜難以排除;若送絲過(guò)慢,焊縫易出現(xiàn)咬邊或下凹。所以送絲動(dòng)作要熟練。常用的送絲方法有兩種:指續(xù)法和手動(dòng)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(wú)名指起撐托作用,當(dāng)大拇指將焊絲向前移動(dòng)時(shí),食指往后移動(dòng),然后大拇指迅速擦焊絲的表面往后移動(dòng)到食指的地方、大拇指再將焊絲向前移動(dòng),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(zhǎng)的焊接接頭。
b.手動(dòng)法
將焊絲夾在大拇指與食指、中指之間,手指不動(dòng),而是靠手或手臂沿焊縫前后移動(dòng)和手腕的上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)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(diǎn)移法和點(diǎn)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(jiǎn)單,但是因?yàn)槭帜煤附z較長(zhǎng),焊絲端頭不穩(wěn)定,易擺動(dòng),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(dòng),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(diǎn)移法如圖4-33(c)所示,以手腕上下反復(fù)動(dòng)作和手往后慢慢移動(dòng),將焊絲逐步加入熔池中。采用該方法時(shí)由于焊絲的上下反復(fù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)焊絲抬起時(shí)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(shí)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(diǎn)滴法如圖4-33(d)所示,焊絲靠手的上下反復(fù)動(dòng)作,將焊絲熔化后的熔滴滴入熔池中。該方法與點(diǎn)移法的優(yōu)點(diǎn)相同,所以比較常用。
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(guò)渡到熔池中的距離縮短。送絲動(dòng)作要輕,不要擾動(dòng)氣體保護(hù)層,以免空氣侵入。焊絲在進(jìn)入熔池時(shí),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(huì)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(gè)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(dòng)形成熔池時(shí),就要準(zhǔn)備將焊絲送人。
ii. 焊槍稍向后移動(dòng)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(shí)進(jìn)行)。
IV. 抽回焊絲,但其末端并不離開(kāi)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(dòng)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(jiàn)圖4-32。管道坡口根部間隙的大小隨填絲動(dòng)作、管徑大小、管壁厚度而定。對(duì)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(dòng),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(duì)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(dòng)。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(diǎn)滴送入法”):是靠手的反復(fù)送拉動(dòng)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(kāi)保護(hù)區(qū),焊絲拉回時(shí)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(duì)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(yú)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(shí),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(dòng)連續(xù)送入焊絲,隨著電弧向前不斷移動(dòng),熔池逐漸形成。此法與自動(dòng)焊的送絲法相似,其特點(diǎn)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(dòng)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(shí),如果掌握的好,可以在快速加焊絲時(shí)也不產(chǎn)生凸瘤,仰焊時(shí)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(huì)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(shí)要求采用內(nèi)填絲法。只要焊槍能達(dá)到,無(wú)論什么樣的困難位置都能施焊。組對(duì)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(cuò)邊的情況下,也能得到較滿意的結(jié)果。由于操作時(shí)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(diǎn)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(shí)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(kāi)闊,送絲沒(méi)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(shí)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(shí)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(shí)熔化坡口鈍邊和焊絲,這時(shí)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(dòng)作要熟練,速度要均勻,快慢適當(dāng)。過(guò)快,焊縫堆積過(guò)高,過(guò)慢,焊縫凹陷或咬邊。
在焊接操作過(guò)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(kāi),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(wú)黑色,熔池清晰時(shí),方可繼續(xù)焊接。采用直流電源焊接時(shí),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(zhǎng))保持在3mm左右,這樣可使焊工的視線開(kāi)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(dòng)方向及送絲位置分為左焊法和右焊法。
a. 左焊法
焊接過(guò)程中焊接熱源(焊槍)從接頭右端向左端移動(dòng),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(diǎn)移法和點(diǎn)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(guò)程中焊接熱源(焊槍)從接頭左端向右端移動(dòng),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(shí)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。
8. 停弧
?;【褪怯捎谀撤N原因而中途停下來(lái),然后再繼續(xù)進(jìn)行焊接。正確的?;》椒ǎ遣捎弥饾u加快運(yùn)弧速度后(縮小熔池面積)再收弧的方法,這樣可以沒(méi)有弧坑和縮孔,給下次引弧繼續(xù)焊接創(chuàng)造條件,加快運(yùn)弧的長(zhǎng)度為20mm左右。再引弧焊接時(shí),待熔池形成后,向后壓1~2個(gè)波紋,接頭起點(diǎn)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(diǎn)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(wú)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(shí),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?;疽c(diǎn)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(wú)弧坑,無(wú)縮孔。
c. 多次熄弧法
終止時(shí)焊速減慢,焊槍后傾角加大,拉長(zhǎng)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(shí)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(duì)接時(shí)常應(yīng)用熄弧板,焊后將熄弧板去掉修平。
實(shí)際操作證明:有衰減裝置用電流衰減法收弧最好,無(wú)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(shí),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(shí)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(dòng)力,而是靠左手前后移動(dòng)來(lái)送絲(氣焊送絲法),這就勢(shì)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(dòng),握絲處距焊絲末端又不宜過(guò)長(zhǎng),每用完這一段焊絲就要停下來(lái)倒手,這也必然會(huì)增加接頭次數(shù)。為解決這一矛盾,使用不?;峤宇^是個(gè)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(shí),先將焊絲末端和熔池相接觸,同時(shí)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(dòng)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(dòng)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?;。霈F(xiàn)兩段焊縫交接的接頭,常見(jiàn)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(dòng)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。