【正文】 細(xì)絲 CO2 焊常采用焊絲直接與工件接觸短路的方法引弧，收弧后常在焊絲端頭形成一個(gè)幾倍于焊絲直徑的固態(tài)金屬熔球。但過慢的動(dòng)特性又會(huì)使電流增長率過緩，而導(dǎo)致飛濺嚴(yán)重，甚至破壞電弧的穩(wěn)定性。 短路電流對焊接接頭的加熱、焊縫的熔深和成形的作用不大，影響焊縫的熔深和成形主要是燃弧能量，即燃弧的電流和電壓。并且，從燃弧到短路以及從短路到燃弧的過渡過程，造成輸出電流和電壓的瞬時(shí)變化，對焊接飛濺和焊縫成形都存在著重大的影響。 故無論是弧長變短還是變長，平硬特性焊機(jī)總比下降特性焊機(jī)的弧長恢復(fù)時(shí)間短，電弧自調(diào)性能更好。也就是說，電源靜特性將影響弧長調(diào)節(jié)的靈敏度。 CO 2 氣體保護(hù)焊中，依靠弧長變化引起的電流和焊絲熔化速度的變化，使弧長得到恢復(fù)。 圖一 對于靜特性分別為 P 1， P 2的焊接電源（圖 1），如果焊接電流均為 I H，在短路負(fù)載 L 1的狀態(tài)下，由于靜特性曲線斜率不同，平硬特性的焊機(jī)輸出短路電流 I S1 比下降特性的焊機(jī)輸出短路電流 I S2 高得多，所以平硬特性 P 1 的焊機(jī)的短路液橋爆斷電流和焊接飛濺比下降特性焊機(jī)要大。 U形曲線分為下降段、水平段和上升段， CO 2 氣體保護(hù)焊的電弧靜特性處于上升段。 焊接電源的靜特性構(gòu)成 焊接電源的靜特性即電源輸出電壓與輸出電流之間的變化關(guān)系，表達(dá)這一關(guān)系的曲線稱為電源靜特性曲線。 CO2 氣體保護(hù)焊過程中，短路時(shí)間占了很大的比例，且短路過程幾乎不會(huì)給母材提供熱能。 二、 CO2 氣體保護(hù)焊中短路過渡的工藝分析 CO2體保護(hù)焊中短路過渡的初期和后期都會(huì)產(chǎn)生飛濺。同時(shí)，飛濺的產(chǎn)生降低了 電弧的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。 一、 CO2 氣體保護(hù)焊的工藝特點(diǎn)分析 CO2氣體保護(hù)焊具有焊接效率高、抗銹能力強(qiáng)、焊接變形小、冷裂傾向小、熔池可見性好、以及適用于全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)。 淺析 CO2 氣體保護(hù)焊焊接電源特性的構(gòu)成 CO 2氣體保護(hù)焊是以 CO 2 氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。 4) 焊完一道馬上用鈍頭小錘錘擊整個(gè)焊道以釋放焊接應(yīng)力 ,錘擊速度要快 ,力量由重漸輕。焊裂紋時(shí)先焊兩螺絲孔中間的裂紋 ,焊完后再焊外側(cè)裂紋。 3. 3 焊接 小齒輪座焊接熔敷量較大 ,為減小焊接應(yīng)力及焊接變形 ,保證焊接質(zhì)量 ,采用兩班工作制 ,固定高水平焊工施焊。 3 焊接 焊接前要對所有焊接部位進(jìn)行徹底清理 ,清除所有結(jié)疤、油污 等缺陷因素 ,然后再開始焊接準(zhǔn)備。 Z308 焊條的機(jī)械性能見表 3 。 小齒輪座的重量為 1. 74 t ,且氧化鋁一分廠沒有合適的加熱裝備 ,故采用手工電弧冷焊法修復(fù)。 6) 鑄鐵在焊接熔化時(shí) ,液態(tài)金屬流動(dòng)性很差 ,嚴(yán)重妨礙焊接時(shí)的熔合 ,熔池中熔渣和有害氣體難以逸出 ,會(huì)在焊縫中產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。 2) 鑄鐵組成成分中 ,碳的含量高 ,在焊接過程中碳易被氣化 ,容易產(chǎn)生氣孔。 2 修復(fù)方案選擇 根據(jù)技術(shù)手段的現(xiàn)狀 ,選用手工電弧焊方法進(jìn)行修復(fù)。 失效分析 小齒輪座在使用中本身受到的拘束度較大。 關(guān)鍵詞 :手工電弧焊 ,修復(fù) ,焊接 中鋁山西分公司氧化鋁一分廠 GM223 型管磨機(jī)小齒輪座 ,材質(zhì)為 HT15233 ,在使用過程中其底板四個(gè)地腳螺絲孔處兩個(gè)斷裂 ,一個(gè)發(fā)生裂紋。 斯泰爾鎢極氬弧焊機(jī)均裝有高頻引弧器，小功率的高頻高壓電雖不會(huì)電擊操作者，但當(dāng)絕緣性能不良時(shí)，高頻電會(huì)灼傷操作者手的表皮，且很難治愈，所以焊接手把的絕緣性能一定要經(jīng)常檢查。其余參數(shù)如鎢極伸出噴嘴的長度，一般取 12倍鎢極直徑，鎢電極與焊件距離（弧長）一般取 倍以下鎢電極直徑，噴嘴大小等則在焊接電流值確定后再選定。 鎢電極負(fù)載電流能力（ A) 鎢電極直徑（ mm) 直流正極（焊槍接焊機(jī)輸入一） 純鎢 釷鎢 鈰鎢 2060 1580 2080 40100 70150 50160 60150 100200 100200 140180 200300 240320 300400 300400 420520 氣路由氬氣瓶減壓閥、流量計(jì)、軟管及電磁氣閥（在焊機(jī)內(nèi) )等組成。 停止焊接時(shí)，首先從熔池中抽出填充金屬（填充金屬根 據(jù)焊件厚薄添加），熱端部仍需停留在氬氣流的保護(hù)下，以防止其氧化。 鎢極氬弧焊就是把氬氣做為保護(hù)氣體的焊接。借助產(chǎn)生在鎢電極與焊體之間的電弧，加熱和熔化焊材本身（在添加填充金屬時(shí)也被熔化），而后形成焊縫金屬。 （焊炬） 鎢極氬弧焊槍（也稱焊炬）除了夾持鎢電極，輸送焊接電流外，還要噴射保護(hù)氣體。減壓閥用以減壓和調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的壓力。一般不銹鋼氬弧焊規(guī)范如下： 電流種類 及極性 板厚 mm 卷邊對接 對接加填充焊絲 焊絲直徑 焊接電流（ A) 氬氣流量（ L/min) 焊接電流（ A) 氬氣流量（ L/min) 直流正接 （焊炬接焊機(jī)輸出一） 3050 4 3540 4 3050 4 3540 4 3560 4 4070 4 4580 45 5085 45 75120 56 80130 56 110140 67 120150 67 焊縫表面顏色與氣體保護(hù)效果 焊件材料 效果 不銹鋼 最好 良好 較好 不良 最壞 銀白、金黃 藍(lán)色 紅灰 灰色 黑色 缺陷 產(chǎn)生原因 防止措施 夾鎢 （ 1）鎢極直接 接觸焊件 （ 2）鎢極熔化 （ 1）采用高頻引弧 （ 2）減少焊接電流或增加鎢極直徑 （ 3）調(diào)換有裂紋的鎢極 氣保護(hù)效果差 氬氣純度不高 （ 1）采用純度為 %的氬氣 （ 2）有足夠的提前送氣和滯后停氣時(shí)間 （ 3）做好焊前清理工作 （ 4）正確選擇保護(hù)氣流量 （ 5）增大噴嘴尺寸，電極伸出長度等 電弧不穩(wěn) （ 1）焊件上有油污 （ 2）鎢電極污染 （ 1）做好焊前清理工作 （ 2）去除污染部分 （ 3）鎢電極直徑過大 （ 4）弧長過長 （ 5）鎢電極端頭未磨好 （ 3）使用正確尺寸的鎢電極及夾頭 （ 4）調(diào)整噴嘴距離 （ 5）重新磨制鎢極端圓錐角大小 鎢極損耗 （ 1）保護(hù)不好，鎢電極氧化 （ 2）槍與焊機(jī)極性接反 （ 3）夾頭過熱 （ 4）鎢電極直徑過小 （ 5）停焊時(shí)鎢電極被氧化 （ 1）清理噴嘴，縮短噴嘴距離，適當(dāng)增加氬氣流量 （ 2）更改焊槍與焊機(jī)輸出的連接 （ 3）增大夾頭直徑 （ 4）調(diào)大鎢極直徑 （ 5）磨光鎢電極，調(diào)換夾頭 以上工藝規(guī)范僅供參考，如欲更深了解請參閱專業(yè)焊接工藝手冊。 鎢極氬弧焊接時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)焊接區(qū)的通風(fēng)。由于重新訂貨至少需 時(shí)三個(gè)月 ,且生產(chǎn)形勢較為緊張 ,要求管磨機(jī)早日投用 ,因此決定對該小齒輪座進(jìn)行焊接修復(fù)。在管磨機(jī)運(yùn)行過程中承受交變載荷作用。 材料的技術(shù)性能參數(shù) 1) HT15233 的化學(xué)成分見表 1 。 3) 鑄鐵強(qiáng)度高 ,塑性差 ,焊接時(shí)殘余應(yīng)力大 ,易產(chǎn)生焊接熱裂紋。 針對以上不利因素 ,必須從焊接工藝、操作方法、焊接程序、焊接材料幾方面加以解決。冷焊法是指用不預(yù)熱、嚴(yán)格控制層間溫度、小線能量的焊接方法進(jìn)行焊接。 2. 5 焊接次序 1) 裂紋處按非加工面再加工面的次序施焊。 裂紋處焊接準(zhǔn)備 表面清理干凈后 ,用角向拋光機(jī)修磨裂紋處至磨出所要求的雙 U 型坡口。焊接時(shí)環(huán)境溫度保證在 20 ℃ 以上 ,夜班如果溫度過低則停止焊接。 1) 焊接前 ,Z308 焊條要 150 ℃ 烘干 1 h ,J507 要 250 ℃ 烘干 2 h ,烘干后放入保溫桶中保溫 ,隨用隨取。 5) 嚴(yán)格控制層間溫度 ,每焊完一道必須冷卻到 50 ℃ 以下方可繼續(xù)施焊。由于 CO2 源豐富、價(jià)格低廉等原因，在現(xiàn)代生產(chǎn)和工程中應(yīng)用已經(jīng)很普遍。究其不足主要是：很難使用交流電源，焊接飛濺多。此外采用短路過渡的 CO2體保護(hù)焊還存在焊縫成形差的工藝缺點(diǎn)。每次燃弧時(shí)，電弧會(huì)沖擊熔池而產(chǎn)生飛濺；當(dāng)焊絲熔化形成熔滴與熔池接觸，液橋還沒有鋪展開時(shí)，由于接觸面積小，電流密度大，而發(fā)生汽化和爆炸產(chǎn)生 “瞬時(shí)短路 ”飛濺；當(dāng)熔滴 與熔池短路金屬液橋鋪展開時(shí)，在液態(tài)金屬的表面張力、重力、以及流過液橋的電流所產(chǎn)生的電磁收縮力的作用下，形成液橋縮徑并急劇減小，短路電流密度劇增，使液態(tài)金屬在瞬間發(fā)生汽化和爆炸而產(chǎn)生飛濺。其燃弧時(shí)間比其它焊接工藝都短，所以導(dǎo)致對母材的加熱不足，從而造成焊縫余高大、焊縫窄、熔深淺、 未熔合等焊縫成形缺陷。不同的焊機(jī)有不同的靜特性，分別有平硬特性和下降特性。電源靜特性與電弧特性的交點(diǎn)，為焊接電弧的工作點(diǎn)，圖1 為兩種電源特性和電弧負(fù)載特性曲線圖，圖中 P1 是平硬特性，P2 是下降特性。在燃弧狀態(tài)下，即電弧特性為 L 2，平硬特性的焊機(jī)輸出電流和電弧電壓最低 ，即 IA1＜ IA2，U A1＜ U A2,所以下降特性焊機(jī)具有較大的熔深和較好的焊縫成形。電弧這種自調(diào)作用的強(qiáng)弱，會(huì)影響電弧長度在干擾下的恢復(fù)能力和弧長的穩(wěn)定性。圖 2 所示， P 1 是平硬特性， P 2 下降特性。所以 CO 2 氣體保護(hù)焊焊接電源的靜特性應(yīng)選平硬特性。 焊接飛濺受到電源動(dòng)特性直接影響的原因是：短路電流峰值的高低和增長率的快慢直接受焊機(jī)動(dòng)態(tài)反應(yīng)快慢的影響。由于焊接時(shí)存在短路過程，故電源電壓不能太高，則穩(wěn)態(tài)時(shí)的燃弧電流較小，所以短路結(jié)束后的電流變化過程是燃弧能力的重要組成部分。所以，必須選用適當(dāng)?shù)膭?dòng)特性電源來保證焊接工藝的要求。這個(gè)粗大的金屬熔球一方面減少了焊絲與工件短路時(shí)的接觸電阻 ，另一方面增大了焊絲伸出長度部分的熱容量，所以再次引弧時(shí)，往往不能一次短路爆斷就引燃電弧，而要重復(fù)短路 n 次才將電弧引燃。 1 試驗(yàn)條件及方法 試驗(yàn)條件 焊接電源： NBC500 氣體保護(hù)焊機(jī)； 焊絲直徑 (mm)： ． 2； 焊絲伸出長度 (mm)： 25； 保護(hù)氣體： CO2； 氣體流量 (L/min)： 13； 試驗(yàn)電弧電壓 (V)： 35； 試驗(yàn)電流 (A)： 200， 250