鉻鎳奧氏體不銹鋼等離子弧焊工藝特點(diǎn)如下:
1. 接頭形式及裝配
等離子弧焊的通用接頭是對(duì)接接頭,板厚≤8mm采用I形坡口,隨著厚度增加可采用單面V形或U形以及雙面V形和U形坡口,從一側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行單道或多道焊。此外,也適于角接和T形接頭的焊接。
焊接厚度在0.05~1.6mm之間時(shí),通常用微束等離子弧焊以熔透法焊接。對(duì)于厚度在0.05~0.25mm的工件一般用卷邊接頭。接頭可在折邊機(jī)上制備,卷邊高度與板厚有關(guān)。厚度<0.8mm薄板I形坡口對(duì)接和卷邊對(duì)接裝配與夾緊要求如圖3-1和表3-20所示。薄板(厚度<0.8mm)端面接頭的裝配要求如圖3-2所示。
板厚在1.6~3mm之間推薦采用鎢極氬弧焊。厚度大于3mm的焊件,可用I形坡口以小孔法等離子弧焊技術(shù)單面一次焊成。當(dāng)厚度較大(>8mm)的焊件采用開坡口對(duì)接時(shí),因等離子弧焊的熔深比鎢極氬弧焊大,接頭的鈍邊可加大。
等離子弧焊的起弧處坡口邊緣必須緊密接觸,之間的間隙不應(yīng)超過金屬厚度的10%。若難以保證此公差時(shí),需添加填充金屬。用小孔法焊接時(shí),焊接熔池是靠液態(tài)金屬的表面張力支托,可以不需要起激冷作用和支托作用的襯墊。但為了保護(hù)底層熔化金屬不受大氣污染,在焊接不銹鋼時(shí)在焊縫背面要求用保護(hù)氣進(jìn)行保護(hù)。
如圖3-3所示為小孔焊接對(duì)接接頭用的襯墊。它有一較深的通氣槽,兩邊可以支托工件使之對(duì)齊。槽內(nèi)通入對(duì)焊縫背面起保護(hù)作用的氣體。這也為等離子體射流提供了一個(gè)排出空間。
2. 等離子弧焊工藝參數(shù)的選擇
①. 焊接電流
焊接電流是根據(jù)板厚或熔透要求來選定的。焊接電流過小,難于形成小孔效應(yīng);焊接電流增大,等離子弧穿透力增大,但電流過大會(huì)造成熔池金屬因小孔直徑過大而墜落,難以形成合格焊縫,甚至引起雙弧,損傷噴嘴并破壞焊接過程穩(wěn)定性。因此,在噴嘴結(jié)構(gòu)確定后,為了獲得穩(wěn)定的小孔焊接過程,焊接電流只能在某一個(gè)合適的范圍內(nèi)選擇,而且這個(gè)范圍與離子氣的流量有關(guān)。
②. 焊接速度
焊接速度應(yīng)根據(jù)等離子氣流量及焊接電流來選擇。其他條件一定時(shí),如果焊接速度增大,焊接熱輸入減小,小孔直徑隨之減小,直至消失,失去小孔效應(yīng)。如果焊接速度太低,母材過熱,小孔擴(kuò)大,熔池金屬容易墜落,甚至造成焊縫塌陷、熔池泄漏現(xiàn)象。因此,焊接速度、離子氣流量及焊接電流等這三個(gè)工藝參數(shù)應(yīng)相互配合。
③. 噴嘴離工件的距離
噴嘴離工件的距離過大,熔透能力降低;距離過小易造成噴嘴被飛濺堵塞,破壞噴嘴正常工作。噴嘴離工件距離一般取3~8mm.和鎢極氬弧焊相比,噴嘴距離變化對(duì)焊接質(zhì)量的影響不太敏感。
④. 等離子氣及流量
等離子氣及保護(hù)氣體通常根據(jù)被焊金屬及電流大小來選擇。大電流等離子焊接時(shí),等離子氣及保護(hù)氣體通常采用相同氣體,否則電弧的穩(wěn)定性將變差。小電流等離子弧焊焊接通常采用純氬氣做等離子氣。這時(shí)因?yàn)闅鍤獾碾婋x電位較低,可保證電弧引燃容易。
等離子氣流量決定了等離子流力和熔透能力。等離子氣的流量越大,熔透能力越大。但等離子氣流量過大會(huì)使小孔直徑過大而不能保證焊縫成形。因此,應(yīng)根據(jù)噴嘴直徑、等離子氣的種類、焊接電流及焊接速度選擇適當(dāng)?shù)牡入x子氣流量。利用熔入法焊接時(shí),應(yīng)適當(dāng)降低等離子氣流量,以減小等離子流力。
保護(hù)氣體流量應(yīng)根據(jù)焊接電流及等離子氣流量來選擇。在一定的等離子氣流量下,保護(hù)氣體流量太大會(huì)導(dǎo)致氣流的紊亂,影響電弧穩(wěn)定性和保護(hù)效果。而保護(hù)氣流量太小,保護(hù)效果也不好,因此,保護(hù)氣體流量應(yīng)與等離子氣流量保持適當(dāng)?shù)谋壤?/span>
小孔型焊接保護(hù)氣體流量一般在15~30L/min范圍內(nèi)。采用較小的等離子氣流量焊接時(shí),電弧的等離子流力減小,電弧的穿透力降低,只能熔化工件,不能形成小孔,焊縫成形過程與鎢極氬弧焊相似。這種方法稱為熔人型等離子弧焊接,適用于薄板、多層焊的蓋面焊及角焊縫的焊接。
⑤. 引弧與收弧
板厚小于3mm時(shí),可直接在工件上引弧和收弧。利用穿孔法等離子弧焊接厚板時(shí),引弧及收弧處容易產(chǎn)生氣孔、下凹等缺陷。對(duì)于平直焊縫,可采用增加引弧板和收弧板來解決這個(gè)問題。先在引弧板上形成小孔,然后再過渡到工件上去,焊接結(jié)束前將小孔閉合在收弧板上。
大厚度的環(huán)縫,不便加引弧板和收弧板時(shí),應(yīng)采取焊接電流和離子氣遞增和遞減的方法在工件上引弧,完成引弧建立小孔并利用電流和等離子氣流量衰減法來收弧閉合小孔。
⑥. 接頭形式和裝配要求
工件厚度小于表3-20列舉的厚度時(shí),采取I形坡口,用穿孔法單面焊雙面成形一次焊透。工件厚度大于表3-20列舉的數(shù)值時(shí),根據(jù)厚度不同,可開V形、U形或雙V形、雙U形坡口。
工件厚度小于1.6mm,采用微束等離子弧焊時(shí),接頭形式有:對(duì)接、卷邊對(duì)接、卷邊角接、端面接頭。當(dāng)厚度小于0.8mm時(shí),接頭裝配要求列于表3-21。
3. 奧氏體不銹鋼等離子弧焊的工藝要點(diǎn)
①. 大電流等離子弧焊一般用于對(duì)接接頭,材料厚度小于8mm時(shí)可一次熔透,對(duì)接接頭的裝配間隙和錯(cuò)邊量不得大于0.5mm.
②. 焊接接頭焊前應(yīng)仔細(xì)清洗干凈。當(dāng)采用微束等離子弧焊時(shí),對(duì)焊件的清洗要求更加嚴(yán)格,工件越小、越薄,清洗要求越高。
③. 在背面的保護(hù)氬氣中適量加入二氧化碳能在熔池背面形成鉻的氧化物,增加表面張力,防止熔池泄漏,也可采用水冷銅墊板防止泄漏。
④. 多層焊的第一道焊縫采用穿透法焊接,然后可用熔透法或其他焊接方法將焊縫焊完。
⑤. 當(dāng)要求焊縫有加強(qiáng)高時(shí),需向熔池加入填充焊絲,焊絲的直徑可在0.8~1.2mm之間選擇。
4. 奧氏體不銹鋼等離子弧焊的工藝參數(shù)
①. 穿孔型等離子弧焊工藝參數(shù)
焊接板厚在1~8mm之間的不銹鋼,可通過選擇較大的焊接電流及等離子流,使等離子弧具有較大的能量密度及等離子流力,將焊接工件被完全熔透并在等離子流的作用下形成一個(gè)貫穿工件的小孔,熔化金屬被排擠在小孔的周圍。隨著等離子流在焊接方向移動(dòng),熔化金屬沿電弧周圍熔池壁向熔池后方移動(dòng)并結(jié)晶成焊縫,而小孔隨著等離子弧向前移動(dòng)。
不銹鋼穿孔型等離子弧焊工藝參數(shù)見表3-22
②. 熔透型等離子弧焊工藝參數(shù)
中、小電流等離子弧焊一般都采用熔透型焊接技術(shù),工藝參數(shù)與穿孔型等離子弧焊類似,主要參數(shù)的選定應(yīng)注意熔透型等離子弧焊的工藝特點(diǎn)。主要是焊接時(shí)熔池上不需形成小孔,焊縫成形過程與鎢極氬弧焊相似,只需考慮熔深和熔寬。
不銹鋼熔透型等離子弧焊工藝參數(shù)見表3-23
③. 微束等離子弧焊工藝
不銹鋼微束等離子弧焊工藝參數(shù)見表 3-24.
④. 脈沖等離子弧焊工藝參數(shù)
脈沖等離子弧焊的過程與脈沖焊相似,每一次脈沖電流在焊件上形成一個(gè)焊點(diǎn),每個(gè)焊點(diǎn)相互重疊一部分便連成焊縫。一般采用方波或梯形波直流脈沖電源。
脈沖等離子焊機(jī)一般采用頻率為50Hz以下的脈沖弧焊電源。與一般等離子焊相比,脈沖等離子焊的優(yōu)點(diǎn)是:
a. 焊接過程更穩(wěn)定;
b. 焊接線能量易于控制,能夠更好地控制熔池,保證良好的焊縫成形;
c. 焊接熱影響區(qū)小,焊接變形小;
d. 脈沖電弧具有攪拌作用,有利于細(xì)化晶粒,降低裂紋的敏感性;
e. 可進(jìn)行全位置焊接。
脈沖等離子弧焊的工藝參數(shù)有:脈沖電流(Ip)、基值電流(Ib)、脈沖頻率(f)、脈寬比Tp/(tp+tb)。脈沖等離子弧焊適用于管道的全位置焊、薄壁構(gòu)件以及熱敏感性強(qiáng)的材料的焊接。
不銹鋼脈沖等離子弧焊工藝參數(shù)見表3-25.