【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是有一些缺點(diǎn)。首先， GTAW是所有可選用的焊接方法中最慢的 。 ? 在它產(chǎn)生干凈的焊縫熔敷時(shí)，它卻 對(duì)污染的容許程度很低 。 所以，焊前必須對(duì)母材和填充材料進(jìn)行認(rèn)真的清理。 ? 當(dāng)采用手工方法， GTAW要求很高的技能水平 ；焊工必須協(xié)調(diào)一只手控制電弧而另一只手隨之送進(jìn)填充材料。 GTAW通常被選擇用于需要高質(zhì)量保證的地方，而增加的成本能抵消這些限制。 ? 該方法其中的一個(gè)缺點(diǎn)就是它 對(duì)污染很敏感 。如果遇到污染或潮氣，無(wú)論來(lái)自母材、填充材料或是保護(hù)氣體，都將可能在熔敷焊縫上引起氣孔。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣孔，就意味著工藝失控，需要進(jìn)行一些保護(hù)措施的檢查。檢查可以確定污染的來(lái)源，從而消除污染。 ? 另一個(gè) GTAW特有的內(nèi)在缺點(diǎn)是 夾鎢 。顧名思義，這種缺陷是由于鎢極上的小塊熔入焊縫金屬中。夾鎢的產(chǎn)生有很多原因，主要的列在下表中。 ? 夾鎢產(chǎn)生的原因 ? (1) 鎢極端部和熔化金屬接觸； ? (2) 填充材料與熱電極端部接觸； ? (3) 電極端部被飛濺污染； ? (4) 電流過(guò)大超過(guò)了電極規(guī)格和型號(hào)的限制； ? (5) 電極伸出夾頭過(guò)大，超過(guò)了正常的距離，導(dǎo)致電極過(guò)熱； ? (6) 電極夾頭夾緊不當(dāng)； ? (7) 保護(hù)氣體流量不當(dāng)或過(guò)大的風(fēng)導(dǎo)致電極端部氧化； ? (8) 電極有缺陷，如開(kāi)裂、裂紋； ? (9) 使用了錯(cuò)誤的保護(hù)氣體；和 ? (10) 電極端部打磨不當(dāng)。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 埋弧焊 (SAW) ? 最后一個(gè)所討論的常用焊接方法是埋弧焊。這種方法是目前所提及的在 焊縫金屬熔敷效率上最高的一種典型焊接方法 。 SAW用 實(shí)芯焊絲 連續(xù)送進(jìn)，焊絲產(chǎn)生的 電弧完全被顆粒狀的焊劑層所覆蓋；因而被命名成 “埋弧 ”焊 。圖 。 ? 正如所提到的，焊絲送進(jìn)到焊接區(qū)域的方式與氣體保護(hù)焊和藥芯焊絲焊非常一致。而最大的差別是保護(hù)方式。 對(duì)于埋弧焊工藝， 顆粒狀焊劑被置于焊絲的前部或周圍來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)熔化金屬的保護(hù) 。在 焊接過(guò)程中，在焊道上有一層渣渣和仍然為顆粒狀的焊劑。焊渣清除后通常被丟棄，雖然有技術(shù)能在一些應(yīng)用中，將一部分焊渣和新焊劑混合回用。如果小心作好了防污染措施， 顆粒狀的焊劑是可以回收回用 。在某些情況下如果對(duì)焊劑的清潔度要求非常高，那么不推薦焊劑回用。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 由于 SAW的 焊絲 和 焊劑 是各自分開(kāi)的 ，所以在一個(gè)特定的應(yīng)用中會(huì)有多種組合可選用。 ? 對(duì)于合金化焊縫，一般有 兩種組合 ： 合金焊絲配合中性焊劑，或低碳焊絲配合合金焊劑。 因此，為了正確地描述 SAW的填充材料，美國(guó)焊接學(xué)會(huì)的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)包括了指明焊絲和焊劑。圖 示了焊絲 /焊劑分類系統(tǒng)的各個(gè)部分，并附有兩個(gè)例子。 ? F7A6EM12K是一個(gè)完整的標(biāo)識(shí)。焊絲 EM12K配合使用，焊縫金屬具有在焊態(tài)下抗拉強(qiáng)度不小于70,000psi(480Mpa)，卻貝V型沖擊韌性在 60F(51C)的溫度下不小于 20ftlb(27J)。 ? F7A4EC1 是一個(gè)完整焊劑的標(biāo)識(shí)這種焊劑用于焊縫金屬具有在焊態(tài)下抗拉強(qiáng)度不小于 70,000psi，卻貝 V型沖擊韌性在 40F(40C)的溫度下不小于 20ftlb(27J)。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 埋弧焊 設(shè)備 由幾個(gè)部分組成，見(jiàn)圖 。由于該工藝能夠?qū)崿F(xiàn) 全機(jī)械化或半自動(dòng)化 ，所以二者的設(shè)備略有不同。然而，無(wú)論那種情況，都要求有一電源。 雖然大部分埋弧焊使用平特性電源，仍有相當(dāng)數(shù)量的應(yīng)用選擇陡降特性電源 。用 送絲機(jī)構(gòu) 把焊絲通過(guò)電纜內(nèi)襯送到焊槍 , 這與氣體保護(hù)焊和藥芯焊絲焊一樣。 ? 焊劑 必須放置在焊接區(qū)域； ? 對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)，焊劑一般放置在機(jī)頭上部的焊劑料斗中， 靠重力 送料，通過(guò)圍繞導(dǎo)電嘴的送料嘴把焊劑送至電弧前面一點(diǎn)或周圍。 ? 對(duì)于半自動(dòng)埋弧焊，焊劑 采用壓縮空氣 強(qiáng)制送到焊槍，空氣使顆粒狀焊劑 “流化 ”，使之容易流動(dòng)。或是通過(guò)直接連在手提焊槍上的料斗。 ? 設(shè)備的另外一個(gè)差異就是在交流或直流 (任何極性 )之間選擇。 焊接電流的類型影響熔深和焊道的外形 。對(duì)于一些應(yīng)用，可以使用多絲焊。這些焊絲可能采用一個(gè)電源供電，或需要多個(gè)電源。多絲的使用可以提供多樣性的工藝。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 優(yōu)缺點(diǎn)： ? SAW已在許多工業(yè)領(lǐng)域得到認(rèn)可，并可用在許多金屬上。 由于很高的熔敷效率，它在表面堆焊上表現(xiàn)出很高的效率 。在表面需要改善耐腐蝕或耐磨性能的情況下，在薄弱金屬表面覆蓋耐蝕或耐磨焊縫是一種非常經(jīng)濟(jì)的辦法。如果用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用，埋弧焊是最佳選擇。 ? 可能 SAW最大的優(yōu)勢(shì)是它的高熔敷效率 。與其它常用方法相比，它有著很高的焊縫金屬熔敷效率。埋弧焊工藝對(duì)操作工有很高的吸引力，因?yàn)?沒(méi)有可見(jiàn)的弧光，允許操作工在沒(méi)有佩帶防護(hù)鏡和其他厚重保護(hù)服的情況下對(duì)焊接進(jìn)行控制 。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它比其它一些焊接方法產(chǎn)生更少的煙 。該方法的其他一個(gè)特點(diǎn)是它在許多應(yīng)用中具有獲得滿意熔深的能力。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? SAW的局限是它只能在焊劑可以被支撐在焊接接頭的位置進(jìn)行焊接。 當(dāng)焊接不是在常規(guī)的平焊或橫焊位置進(jìn)行時(shí)，就需要一些裝置來(lái)保持焊劑在適當(dāng)?shù)奈恢?，使焊接可以進(jìn)行。 ? 和大多數(shù)機(jī)械方法一樣， SAW的另一個(gè)局限是它 可能需要很多工具工裝和變位設(shè)備 。和其它使用焊劑的方法一樣， 完工焊縫上有一層必須去掉的焊渣 。如果焊接參數(shù)不恰當(dāng)，則焊縫成形會(huì)使清渣變的非常困難。 ? 最后一個(gè)缺點(diǎn)與在焊接過(guò)程中覆蓋在電弧上的焊劑有關(guān)。當(dāng)它很好地保護(hù)了焊工免受電弧傷害的時(shí)候，也阻擋了焊工地準(zhǔn)確觀察電弧在接頭中的位置。對(duì)于采用機(jī)械設(shè)置方式，建議可跟蹤全長(zhǎng)度接頭的偏移情況。 如果電弧方向不當(dāng)，則會(huì)產(chǎn)生未熔合 。 ? SAW有一些固有的問(wèn)題。首先是與顆粒狀焊劑有關(guān)。與低氫型的 SMAW焊條一樣， 埋弧焊的焊劑需要保護(hù)起來(lái)免遭潮氣 。在使用前，可能需要將焊劑存儲(chǔ)在加熱的容器中。 如果焊劑受潮，可能會(huì)產(chǎn)生氣孔和焊道下裂紋 。 ? SAW的另一個(gè)問(wèn)題是 凝固裂紋 。這是焊道 寬度和深度之比過(guò)大 時(shí)產(chǎn)生的。也就是說(shuō)焊道的寬度遠(yuǎn)大于深度，反之亦然，則在固化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生中心收縮裂紋。圖 出一些會(huì)產(chǎn)生裂紋的情況。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 等離子焊 (PAW) ? 下面討論等離子焊。 等離子是指電離的氣體 。對(duì)于任何電弧焊工藝，都有等離子產(chǎn)生。然而，之所以命名為等離子焊，是因?yàn)榈入x子區(qū)域的強(qiáng)度。簡(jiǎn)單的了解， PAW可能容易被誤認(rèn)為 GTAW，因?yàn)樵O(shè)備非常相似 。其典型設(shè)備配置見(jiàn)圖 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? GTAW和 PAW都使用同樣類型的電源。然而，當(dāng)仔細(xì)觀察焊槍，會(huì)發(fā)現(xiàn)明顯的差異。圖 ，以及產(chǎn)生的不同的熱量和熔深。 ? GTAW和 PAW都 同樣使用鎢極來(lái)起弧 。然而， PAW焊槍的陶瓷噴嘴中有一個(gè)的 銅孔（壓縮噴嘴） 。等離子氣體被迫通過(guò)這個(gè)孔和電弧，從而形成了 壓縮電弧 。 ? 這種壓縮或是擠壓使得電弧更集中，因而更強(qiáng)烈。有一個(gè)方法可以看到 GTAW 和 PAW之間的電弧強(qiáng)度差別，就是 PAW的焊嘴上可能會(huì)有 水冷軟管 。將 GTAW比做清清的薄霧的話， PAW就是有強(qiáng)大力量的集中的蒸汽。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 等離子弧可以分為兩類，即 轉(zhuǎn)移型和非轉(zhuǎn)移型電弧 。見(jiàn)圖 。 ? 對(duì)于 轉(zhuǎn)移型電弧，電弧建立在鎢極和工件之間 。而 非轉(zhuǎn)移型電弧 則采用另外的方法， 電弧建立在鎢極和銅孔管上 。 ? 轉(zhuǎn)移型電弧一般用于導(dǎo)熱性能良好的材料的焊接和切割，這是因?yàn)樵诠ぜ蠒?huì)產(chǎn)生大量的熱量。非轉(zhuǎn)移型電弧更適合導(dǎo)熱性能不好的材料的切割，這時(shí)工件上的熱量必須最小。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? GTAW和 PAW的類似之處還在與其設(shè)備。焊接電源在很多方面都類似。見(jiàn)圖 ，但有一些必須的附加設(shè)備，其中包括等離子控制臺(tái)和等離子氣源。 ? 正如前面所討論的，焊槍有一些輕微的差別，因此有必要仔細(xì)檢查其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖。 ? 如圖所示， 需要兩個(gè)獨(dú)立的氣體： 保護(hù)氣體和孔氣（等離子氣 ） 。 氬氣 是這兩種氣體最常用的氣體 。然而， 焊接各種不同的金屬可能會(huì)使用氦氣或是氬氣 /氦氣，氬氣 /氫氣的混合氣體。 PAW的主要用途與 GTAW類似。 PAW可用于同樣的材料和厚度。在需要熱源集中的地方，可以選擇 PAW。它可以在厚達(dá) 1/2英寸的材料上采用被稱為 “小孔效應(yīng)焊接 ”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)全焊透焊縫 。圖 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 小孔效應(yīng)焊接 是在沒(méi)有間隙的 I型對(duì)接接頭 上進(jìn)行的。熱量集中的電弧熔透整個(gè)厚度并形成小孔。在焊接過(guò)程中，小孔在母材邊緣熔化形成的接頭上移動(dòng)，在電弧過(guò)去之后，熔化金屬流到一起并固化。這可以在接頭沒(méi)有精細(xì)準(zhǔn)備的情況下獲得高質(zhì)量的焊縫，而且有著比 GTAW更快的焊接速度。 PAW有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，前面已經(jīng)提到，就是它能提供非常集中的熱源。 這樣可以得到 更高的焊接速度和更小的變形 。由于所采用的焊槍到工件的距離較遠(yuǎn)，所以焊工有良好的視線觀察焊縫的成形。由于鎢極縮在焊槍內(nèi)，焊工減少了接觸熔化金屬并形成夾鎢的情況。 ? 在該工藝使用小孔模式是所期望的。小孔可以正面地指明熔透和焊縫的均勻。焊縫均勻是由于等離子焊對(duì)弧長(zhǎng)的變化不敏感。由于有對(duì)電弧的矯正作用存在，使得焊槍到工件的距離在較大范圍內(nèi)變化而不會(huì)影響它的熔化能力。 ? PAW被局限在焊接 1英寸及以下厚度 的材料。剛開(kāi)始時(shí) 設(shè)備成本會(huì)較 GTAW略高 ，這主要是因?yàn)樾枰鋫淦渌母郊?。最后，由?PAW比 GTAW的設(shè)備設(shè)置更復(fù)雜 ， PAW的操作人員技能要求更高 。 ? 這種工藝會(huì)遇到的兩種類型的金屬物夾雜缺陷。 夾鎢 可能是由于電流過(guò)高的造成的，事實(shí)上由于鎢極內(nèi)凹有利于避免這種情況的發(fā)生。電流過(guò)高會(huì)造成 銅管孔 熔化并熔進(jìn)焊縫金屬中。 ? 采用小孔效應(yīng)技術(shù)焊接時(shí)另一個(gè)可能遇到的問(wèn)題是在產(chǎn)生中空 。這是 因?yàn)樵诤缚p的尾端小孔未能填滿所產(chǎn)生的柱形空洞 ，它會(huì)在厚度方向上貫穿整個(gè)焊縫。在采用小孔技術(shù)時(shí)， 由于電弧和接頭都很窄，還存在產(chǎn)生未熔合的可能性 。由于這個(gè)原因，甚至很小的跟蹤偏離都會(huì)引起沿接頭的未熔合。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 電渣焊 (ESW) ? 下一個(gè)是電渣焊，與前面提到的方法相比，它不是一種常用工藝。 在所有的焊接工藝中，它表現(xiàn)出最高的熔敷效率 。 ESW焊接邊對(duì)邊放置的材料，這樣接頭是垂直的位置。這種焊接 只有一個(gè)焊道，這樣焊接過(guò)程是從底部到頂部，且沒(méi)有中斷 。雖然焊接過(guò)程是 垂直向上 的，其焊接位置仍認(rèn)為是 平焊位置 ，這是由于焊絲相對(duì)于熔池而言。在焊接過(guò)程中，熔化的金屬靠?jī)蓚?cè)的水冷滑塊支撐。見(jiàn)圖 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? ESW的一個(gè)有趣特性是 ESW不屬于弧焊工藝 。它是靠熔化的焊劑和熔化的母材和填充材料之間的電阻熱。 ESW開(kāi)始時(shí)的確使用電弧 ，但是一旦在有足夠的熔化焊劑可以提供熱量來(lái)維持沿接頭向上的焊接過(guò)程時(shí)，電弧就會(huì)熄滅。 ? ESW用于很厚的材料焊接。 對(duì)于碳鋼來(lái)說(shuō)，有一個(gè)基本的限制就是厚度應(yīng)大于 3/4英寸。 所以只有需要處理大厚度板的工業(yè)會(huì)對(duì)它真正產(chǎn)生興趣。圖 ESW的設(shè)備配制。 ? 優(yōu)缺點(diǎn)： ? ESW的主要優(yōu)勢(shì)在于它的 高熔敷效率 。 如果單絲焊速度不夠快，還可以使用多絲焊 。實(shí)際上，可以使用帶極來(lái)代替絲極以進(jìn)一步提高熔敷效率。 另一個(gè)好處是對(duì)接頭不需要作特別處理 ，事實(shí)上，粗糙的火焰切割表面就可以滿足該工藝的要求。因?yàn)樵谡麄€(gè)接頭的厚度上，是由一個(gè)焊道熔化形成， 所以在焊接過(guò)程中和焊后沒(méi)有角變形 ，因此對(duì)齊容易。 ? ESW的 主要局限是花大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行設(shè)置和準(zhǔn)備工作 。在焊接之前需要花大量的時(shí)間和精力來(lái)調(diào)整工件的定位和走向。這就是為什么 ESW即使有很高的熔敷效率，用于薄板焊接時(shí)也不經(jīng)濟(jì)。 ? ESW本身存在一些固有的問(wèn)題。當(dāng)這些問(wèn)題發(fā)生時(shí)，它會(huì)大面積出現(xiàn)。如果焊劑潮濕或一個(gè)水冷滑塊缺水，會(huì)產(chǎn)生大量的氣孔。因?yàn)殡娫傅墓に囘^(guò)程與鑄造工藝在很多方面類似， 所以焊縫金屬的收縮會(huì)引起中心裂紋 。另外，由于產(chǎn)生大量的熱量，會(huì)引起焊縫金屬的晶粒粗大。 粗大的晶粒會(huì)導(dǎo)致焊縫的機(jī)械性能下降 。 第三章金屬連接及切割工藝 20231112 ? 氧乙炔焊 (OAW) ? 下一個(gè)方法是氧乙炔焊。有時(shí)也用 “氧焊 ”這個(gè)術(shù)語(yǔ)， 乙炔是唯一種能夠?yàn)橛行Ш附犹峁┳銐蚋邷囟鹊娜剂蠚怏w 。對(duì)于 OAW， 焊接所需要的能量是由火焰 產(chǎn)生，因而這種工藝可以認(rèn)為是一種 化學(xué)焊接方法 。只是因?yàn)闊崃渴怯?化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 ，氧乙炔焊的保護(hù)也是由火焰來(lái)完成的。因此，不需要焊劑或額外的保護(hù)。圖 作情況。 ? 氧乙炔焊的設(shè)備相當(dāng)簡(jiǎn)單 。典型的配置 見(jiàn)圖 。它包括氧氣瓶、乙炔瓶、壓力調(diào)節(jié)器、焊炬和連接軟管幾個(gè)部分。 氧氣瓶是一個(gè)中空的，能夠承受大約 2200psi壓力的 高壓容器 。另一側(cè)的乙炔瓶中裝有類似于水泥的多空材料。 ? 乙炔在容器中溶解于丙酮液體中。因?yàn)橐胰矚怏w在壓