1. 坡口形式
由于受許用焊接電流的限制,這種焊接方法主要用于薄板的單層焊和中厚板多層焊的封底焊道,也可用于中厚板的焊接。在保證焊透的情況下,對接焊縫應(yīng)力求縮小焊縫截面積,減少熔敷金屬并考慮操作方便,常用的坡口形式有V形、U形、雙面V形及V-U組合形等。奧氏體型不銹鋼管子對接焊坡口形式見表4-26。
表4-26奧氏體型不銹鋼管子對接焊坡口形式
各種接頭中T形接頭、對接接頭的保護效果較好,而角接接頭、端接接頭因氣體流量分散性較大,保護效果較差,如圖4-35所示。
2. 焊前清理
焊接區(qū)及填充焊絲均應(yīng)進行嚴(yán)格清理,清除氧化膜、油污、臟物和水分等污物。
3. 焊接參數(shù)
a. 焊接電流
根據(jù)焊件厚度、接頭形式、焊接位置等因素來選用焊接電流,除此還要考慮鎢極所承受電流的能力。焊接電流過大,容易產(chǎn)生燒穿或使焊縫下陷和咬邊等缺陷,嚴(yán)重時還會引起鎢極燒損或產(chǎn)生夾鎢等缺陷。焊接電流過小,電弧燃燒不穩(wěn)定,會造成未焊透等缺欠。
b. 電弧電壓
主要取決于焊接過程中電弧的長度,電弧拉長、電弧電壓增大,熔寬增寬,熔深變淺。當(dāng)電弧電壓過高時,會導(dǎo)致焊接電弧不穩(wěn),易產(chǎn)生未焊透、未熔合和熔池保護不佳等缺陷。應(yīng)在保證電弧不短路的情況下,盡量減少弧長,電弧電壓一般控制在9~20V范圍內(nèi),最常用的電弧電壓為9~14V。
c. 焊接速度
為了不破壞氣流對熔池的保護作用,焊接速度一般不宜過快。在保證焊縫金屬和母材金屬不被氧化的前提下,為了提高生產(chǎn)效率,盡可能提高焊接速度。提高焊接速度,焊接接頭在450~850℃危險溫度停留時間會相對減少,有利于提高焊接接頭的耐腐蝕性能。
d. 焊絲
同一牌號的奧氏體不銹鋼焊接,焊絲的選擇見表4-27,不同牌號的奧氏體不銹鋼焊接,焊絲的選擇見表4-28。不銹鋼藥芯焊絲的選用見表2-28~表2-31。
我國的不銹鋼藥芯焊絲與AWS A5.22-1995《耐腐蝕鉻及鉻鎳鋼用藥芯焊絲》及其他國家不銹鋼藥芯焊絲的對應(yīng)關(guān)系,見表2-64。
e. 氬氣純度與流量
氬氣純度不低于99.9%(體積分?jǐn)?shù)),氬氣純度愈高,保護效果愈好。氣體流量過低,氣體挺度不足,排除周圍空氣的能力減弱,造成熔池保護效果不佳;氣體流量過大,容易將熔池周圍的空氣卷入熔池,形成氣體紊流,降低保護效果。氬氣流量與噴嘴直徑大小有關(guān),見式(4-6)。
氬氣流量不僅與噴嘴直徑有關(guān),還與焊接電流大小有關(guān),它們之間的參數(shù)選擇見表4-29。
f. 電極極性
為了減少鎢極燒損,延長鎢極壽命,一般采用直流電源正接(工件接電源正極,鎢極接電源負(fù)極。直流正接在工藝文件上用符號DC或DCSP表示,DC是英文di-rect current 的縮寫;DCSP 是英文 direct current straight polarity的縮寫),也可以用交流鎢極氬弧焊機焊接奧氏體型不銹鋼。
g. 鎢極
鎢極有純鎢極、釷鎢極和鈰鎢極3種,其中鈰鎢極(活化鎢極)比純鎢極的工藝性好得多,且對人體損害小,推薦首選使用。鎢極直徑與相應(yīng)焊接電源和極性條件下的焊接電流允許值,參見表4-30、表4-31。施焊前,要將鎢極端部磨成一定形狀,通常有尖頭和平頭等形狀。采用較小的焊接電流施焊時,要選用小直徑的鎢棒,端頭磨成尖頭形狀,錐頂角度約30°,如圖4-36(a)所示。當(dāng)采用大的焊接電流施焊時,鎢極應(yīng)磨成帶有平頂?shù)腻F形形狀,如圖4-36(b)所示。平頂錐形的端頭可避免尖端過熱熔化,減少鎢極端部損耗,同時還有利于防止陰極斑點的游動,從而穩(wěn)定電弧。鎢極端頭愈尖愈易燒損,燒損后將導(dǎo)致電弧電壓增高,直接影響熔池保護效果,也會使焊縫氧化,甚至產(chǎn)生焊縫寬度不均的缺陷。
h. 鎢極伸出長度
鎢極伸出長度指鎢極超出噴嘴端面的長度。鎢極伸出的短,可以使噴嘴與焊件相對靠近,氣體保護效果好,通常鎢極伸出長度為2~8mm。
i. 噴嘴(nozzle)
常用鎢極氬弧焊用噴嘴結(jié)構(gòu)如圖4-37所示,D端與焊槍連接段為長10~12mm的圓柱體;小圓柱的末端部分的長度L不應(yīng)小于噴嘴孔徑,其長度以1.2~1.5倍噴嘴孔內(nèi)徑(d)為宜。噴嘴的錐形部分有緩沖氣流的作用,可改善保護效果。為了提高氣體保護效果,噴嘴的內(nèi)壁應(yīng)光滑、不允許有棱角、凹槽,不得沾上飛濺物。為了使氬氣從噴嘴噴出時成為穩(wěn)定的層流,提高氣體保護效果,焊槍應(yīng)有氣體透鏡(類似穩(wěn)定裝置)、多孔性擋板(可用1~2層銅絲網(wǎng)組成,網(wǎng)目數(shù)不得少于600~700孔/c㎡)及緩沖室。氣體流量不變,增大噴嘴內(nèi)徑時,氣體挺度下降,對熔池保護減弱;氣體流量不變,噴嘴內(nèi)徑變小時,氣體的流速增加過多,可造成氣體紊流,也會造成保護效果不好。實踐證明,在手工鎢極氬弧焊時,噴嘴內(nèi)徑在8~20mm 范圍內(nèi),氣體流量以10~25L/min為宜。當(dāng)噴嘴和氣體流量一定時,噴嘴至焊件之間的距離愈短,則保護效果愈好,但過小會影響焊工的視線和引起鎢極與焊件短路。對于噴嘴內(nèi)徑為8~20mm的噴嘴,距離焊件一般不超過15mm。
j. 焊接電流、噴嘴直徑和保護氣體流量對應(yīng)關(guān)系
焊接電流、噴嘴直徑和保護氣體流量對應(yīng)關(guān)系見表4-29。
k. 冷卻水流量
焊槍額定電流大于160A時,焊接前焊槍須通冷卻水,焊接完成須滯后停止冷卻水。冷卻水流量不得小于1L/min,否則焊機無法啟動或易燒毀焊槍。
4. 提高氣體保護效果的措施
為了使焊接接頭正面和背面得到可靠保護,可采用圖4-38~圖4-40所示的工藝裝備來提高保護效果。
5. 操作技術(shù)
裝配定位焊,應(yīng)采用與正式焊接相同的焊絲和工藝,定位焊縫的長度距離應(yīng)根據(jù)焊件厚度與結(jié)構(gòu)剛度而定。一般每段定位焊縫長度為5~15mm,焊縫厚度不大于2mm。例如直徑φ60mm以下的不銹鋼管子,用定位焊點固定2~3處,定位焊縫長度約5mm。直徑159mm的不銹鋼管子,用定位焊點固定4處,定位焊縫長度約10mm。定位焊縫須保證質(zhì)量,不允許存在焊接缺陷。對接焊時,焊槍與焊件之間保持后傾,鎢極與焊件之間傾角為75°~80°,填充焊絲與焊件傾角為75°~15°,希望填充焊絲與焊件傾角越小越好,過大則容易擾亂氣體保護;角接焊時,除了對接焊的要求外,還要求與板之間的相對位置。
填充焊絲時動作要緩、穩(wěn),不要破壞氬氣對熔池的保護。不能像氣焊那樣在熔池中攪拌,應(yīng)一滴一滴地緩慢送入熔池,或者將焊絲端頭浸入熔池中不斷填入,并向前移動,焊絲端頭不能脫離氣體保護區(qū)。要防止焊絲與鎢極接觸、碰撞,否則加劇鎢極燒損,而引起焊縫夾鎢。焊接收弧時、應(yīng)減慢焊接速度、增加焊絲填充量。焊接薄板時,為了防止變形可采用銅襯墊,并將焊件壓貼于襯墊上,以利于散熱。在銅墊板上加工出凹槽,凹槽對準(zhǔn)焊縫以便背面充氬氣保護,見圖4-39、圖4-40。電弧熄滅后,焊槍噴嘴仍須對準(zhǔn)熔池,以延長氬氣保護效果。
實踐證明,從焊接接頭的顏色,也可以判斷焊接區(qū)的保護效果,詳見表4-32。
機械操作不加填充焊絲的鎢極氬弧焊焊接工藝參數(shù),見表4-33;機械操作加填充焊絲的鎢極氬弧焊焊接工藝參數(shù),見表4-34;鎢極氬弧焊加填充焊絲焊接薄板奧氏體不銹鋼焊接參數(shù),見表4-35;手工鎢極氬弧焊加填充焊絲的焊接參數(shù),見表4-36~表4-38,奧氏體不銹鋼管鎢極氬弧焊焊接參數(shù),見表4-39。