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文档简介
一一 幽幽 口口角角 国国国 挺挺 直直 辛辛翔咖栩?刚栩俐刚幽栩以俘删以栩撇姗剐?刹翔曰栩栩翎翔翔粗哪栩命令 压力容器耐蚀层 堆焊技术的发展 ? 翔 ?刽眯知川翎幽姗幽栩目 栩?刚栩临脂? ? 川目孵、?阴渊一刚目?侧目“例峪?刚洲? 陈 登丰 ?北京通用机械工 业公司? 本文介绍 了堆 焊技术的发展近况和各 种流派 , 以及堆 焊技木中的一般 问题和八种新的堆焊工 艺方法 。 概述 现代 压力容器的发展 , 如没有 堆焊技 术 , 是不 可想象的 。 核电站一 次 回路 的所有 压力容器?反 应堆容器 、 增压 器 、 蒸汽发生 器?以及管路 , 都必须堆焊耐蚀不锈钢 , 炼 厂加氢容器?加氢裂化 、 加氢脱硫? , 氮肥 厂尿素合成塔等 , 亦无不求助于堆焊技术 。 七十年代堆焊技术是 姚紫嫣红 、 百花齐 放 , 各种不同的流 派 , 相互渗透 , 新工艺不 断勇现 。 美国堆焊技术 的道路是以丝 极为 主 , 其中六丝埋弧堆焊工艺 , 早已著 称于 世 。 七十年代美国斯图迪? ? ? ?公 司 研制成功 自保护粉芯焊丝作为堆焊材料 , 将 六丝埋弧更新为六 丝无保护气堆焊 , 并增加 摆动机构?二维 、 三维摆动 ? , 舍弃在堆焊 工艺中常用 之焊剂或保护气体 , 且 可 经受 ? ?哩?时的风速 。 据称 , 堆焊不锈钢焊道的 质量己凌驾于埋弧焊之上 , 因此在生产中获 得 了广泛应 用 。 七十年代中期 , 美 国林 德 ? ? ?公司 , 别开 一 面 , 研制成功热丝 等离子 弧?简称? ?堆焊工艺 , 由于 采用 两 个独立 的 电源 , 而具有一些 独特的优 点 , 故 迅速在美国 、 瑞典 、 日本等压 力容器 工厂获 得应用 。 与此 同时 , 欧洲 堆焊技术的发展道路 则 以带极为 主 。 ?。? ? ? ? 和? ? ? ? ? ? ? 等人 曾采用 高速?射线照像技术 , 对带极埋弧 堆 焊的金 属过渡机理做过充分 的研究 , 推动 了 带极技术的发展 。 进入七 十 年 代以来 , 为提 高带极 堆焊的效 率 , 又进行了多 方 面的开发 工作 。 首先 , 以宽带? ?毫米以上?代替窄 带 。 迄至目前为止 , 宽带 的研究报导已有? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? ?和? ?毫米等若干种 。 根据日 本的报导 , ? ? 毫米的宽带极已进入实用 化 阶段 。 根据实际生产和试验的结果 , 在大体 相同的条件下 , ? ? 、 ? ? 、 ? 、 ? ? ?毫米宽的 四种带极 , 其熔敷效率之比为 ? ? ? , 巧? , ? ? ? ? ? , 而稀释率则宽带又低于 窄带 , 以此 可见采用宽带堆焊得益 之大 。 当然 , 为了解 决宽带引起 的磁偏吹问题 , 在焊头 上需增加 恒磁场控制装置?带宽? ? 毫米以上时需要? 。 一? 另 一方面 的研究工作是开发一种特 殊的焊 剂 。 采用这种焊剂就能以大电流 堆焊而不增 加熔深 。 例如 , 对? ? ? ? ?毫米的带极 , 电 流可加大到 ? ? ? ? ? ? , 熔 敷 率 达? ?公 斤?小时 , 稀释率仅? ?一? ? 。 现已研 制出 来的焊剂 , 其牌 号为? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ” ? , 它特别适合? ? ? ? ?型 的带极 。 第三方面的开发是搞多带极 堆焊 ?日本做的 工作较多 ? , 其目的是弥补宽带发展 上 的局 限性 气磁偏吹 、 成形 、 电弧的稳定性等? , 进 一步提高熔敷效率 , 为带极技术 的发展 打开 另 一条路 。 其原理是以宽带窄带前后相错配 置 , 同时极性 相错? ? ? !? , 试 验已获得显著效果 , 有待于在生产中应用 。 荷兰菲 利浦 ? ? ? ?公司和比利 时 焊接所于七十年代相继研究出另 一种新型 的 堆焊方法 , 即等离子一熔 化 极气体保护焊 ? ? ? ? ?一入 ? ? 法 , 简称? 一?法 。 此法 , 当焊丝电流超过某一临界值时 , 可获得旋转 的喷射过渡 , 熔深浅 , 焊道宽 , 适宜于大面 积高效率堆焊 , 颇引人注 目 。 我国成都电焊 机研究所对此亦做了大量的研究工作 。 日本对压 力容器堆焊技术 , 近年来有独 特贡献 。 其中日本制钢所的带极水平电渣堆 焊法 ?法? , 已在超大型 加氢脱 硫 反 应 器的生产中实际 应用 。 其主 要优点是 , 稀释 率小于? ? , 热裂敏感性小 , 焊道对 母材的 湿润 性好 , 成形美观 。 当采用? ? ? ? ? ? 毫 米 的宽带极时 , 熔敷率达? ?一? ?公 斤? 小时 。 其次 是日本神户制钢的带极浅熔深法?熔深 ? ? , 其原理与?法大体上类似 。 表 ? 列 出各种堆焊工艺的比较 。 输 入 稀释率一 熔 敷速 率 一 毫米 ?公斤? 小时一米钊小时 ? 巧 一? ? ? ? ? ? ? 勺 六丝?今? ? ?毫米?埋弧 六丝无保护气明弧 双热丝等离子弧 带极埋弧? ? 火。? 一 斤一 ? 丫? 。? 一 甲一 ? 只? 。? ? 一 , 一 ?又? 。 ? ? 带极水平电渣? ? ? 。? ? ?一? ? ? ? 一 ?一? ? ? ,?。 ? ? ? 毫米 ?一? ? ?一? ?一? ?一? ?一? ?一? ? 。 ?一? 赓米? 分钟 ?千焦耳?厘米? ? ?一? 一 ? ? ? 一 ?一?。? ?一? ? 一? 一? ? ? 一 ? 一? ? 一 ?一? ? ? ?一? ? 一 ?一? ? ? ? ? ? ? ? ? ?一? ? 。? ? 。 ? ? 。 ? ? 。 ? ? 。? 注 ? ? ? 本表取材于文献? ? 、 ? 、 ? ? 、 ? 、 , ? ? 宽带极? ? 、 ? ? 。的数据为实验室数据 。 表? ? 了一?”?年堆 焊材 料消耗预 浦 ? ? 热输入和熔敷率按最大焊速计算 , 有人预测 , 耐腐蚀堆焊工艺的总趋势 堆 焊材料 ? ? 一吨?年 带材和丝材 , 带材和丝材 , 核 容器 ? ? 化工谷器 其它应用 带材 , 带材 , 吨 泣 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 吨?年 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! 吨?年 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 是带极 的比重逐渐增大 。 到? ?年带材的消 耗将占全 部 堆焊材料的? ? ?表 ? ? 。 一般问题 合格的堆焊层应能满足以下两项基本要 求 ? 一是堆焊金属 的化学成分 。 在堆焊不锈 钢时 , 除? 、 ? ? 等元索外 , 为防 止 晶 间腐 蚀 , 对碳含量尤需有严格的控制 。 二是为 了 计? 一?一 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 有三个办法 ? ?增加? , 不增加? , ?减 少? , 不增加? ? ?增加? , 同时减少? 。 假定 稀释率为? ? , 即? ? ? , 则欲堆 焊? ?一 ?的不锈 钢 , 需 采 用 ? ? 一? ? 型填 充材料 ? 如将稀释率降到? ? , 则只需? ?一? ? 型填充材料即可 , 从而可大为降低成本 。 由 此可见稀释率的重要性 。 如上所述 , 对于碳 呀时门赫 防止热裂缝 , 要求一定含量的铁素体 。 欲满 足 此二项要求 , 首先应根据母材 的成分选定 稀释率大小 。 亦即确定施焊条件 。 然 后根据 稀释率再 选择填充材料?带极或焊丝? 。 此 外 , 堆焊层一般需作消除应力退火 , 而在退 火处理过程中易产生有害的组织变化 。 以下 对 上述三个问题分别 给予论述 。 ? 。 称释率的选择 从图 ? 可以看到 , 为 了减少稀释率 , 只 丫,七详 下穿? ? 一 ? ? ?鲜金庵 化均璐材 枷守 一丘 月于匕 图 ? ? 二生 ? 沙沙沙沙沙沙沙哗 哗 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 介努黔 黔 下下草草草草草草草 挥挥娜黔 黔 电压 。 ,? 生 定电流 一井茄乙一 儡顶可 一尸声一 甲 丫 ?蝉姨凌宣 ? 一。 ? ? 拉二 , ? 一下弓 少些异 万 卜 一 ? 川 件 、 行 闯闯 斗斗 伞?城 。 臀 ; ; ;十 罕丫 - - - - - 策 牛一 二 一 _ . . . ! ! ! _ 了 才二、 、 考 , 一 曰 二加 为 匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕一_ 呀头对水车铂央洲 _ _ _ _ _ _曰 曰 军军养呀甲甲岁了下. . . . . . . . . . 二 几几几几 图3 俘接参数时稀释率的影响 一23一 w w w . b z f x w . c o m 含量必须严格控制 , 从堆层一母材碳量图(图 2 )可确定允许的最大稀释率 。 一般为 了补偿 来 自母材的碳 , 对填充材料的碳含量是定得 很低的 。 焊接工 艺参数对稀释率的影响: (l)电流: 降低电流 , 热输入减小 , 熔 深(B )减小 , 但熔敷率亦同时减小 , 故得 失 相 消 。 ( 2 )电压 : 当 电流固定时 , 热输入随电 压的 增加而增加 。 故 电压增加时 , A不变 , B 增大 , 稀释增加 。 埋 弧焊时 , 一部分热量 用于熔化 焊剂;气体保护焊时 , 一部分热量 通过辐射而耗散 。 电压的变化亦影 响 电弧投 影面 积的改变 。 一般 , 降低电压则稀释减小 。 ( 3 )极性:直 流 反接( D C R P )可获得 良好的熔深 。 在有 些场合下 , 采用直 流正接 (D C S尸 )则更为有利 。 ( 4 )焊丝 (带极)干伸长:干伸长加大 时 , 焊丝(带极 )熔化速率加快 , A增加 , B不变 , 故稀释率减小 。 ( 6 )压边量:压边 量增加时 , 由于电弧 热量一部分传给相邻焊道 , 故熔深减小 , 稀 释亦减小 。 但若压 边量太大 , 则易造成熔化 的 金属 流 淌 , 而形成焊瘤 。 (了)焊接速度 : 降低焊接速度 , 堆厚增 加 , 故 稀释率下降 , 但并非良策 。 如改为令 焊头摆动的办法 , 则 可以更好地控制堆厚 。 如 改用溜坡焊 , 熔池先行 于 电弧 , 堆厚亦可 适当得到减小 , 但如溜坡角度 太大 , 熔池失 控 , 则效果将适得其反 。 图3显示各种焊接参数对稀 释率 的影响 . 图4所示 为带极 堆焊时 , 焊接速度 、 稀 释 率和熔敷速率三者之 间的 关系 。 2 . 焊 接材 料的 选择 乏 弩 - L -牛背 一 一磕舔一 鱼翌困, “ . ! ! . ! r|J 图 4 带极堆 焊时 , 焊接速度 , 稀释 率 和熔 软率三者的 关系(其它参数固 定) (5)加送冷丝 : 此时A增加 , B下降 , 故稀释率下降 。 但只限 于 明弧焊 。 ( 1 )焊丝(带极)的选择 : 对于奥氏体 不 锈钢 的堆 焊 , 可藉助 于Scha e“ l e r 图 (图5)对焊丝(带极)的成分 进行估计 。 图6为一实例 。 在图6中 , “ A ” 区为母 材 , “ B ” 区为 堆焊层 , 通过A B连线得 “ C ” 区 , 即填充材料 , 但 “ C , 区在连线上 的 具 体位置则 是 恨据 角定 的稀释 率来决定的 。 在 此 例 中 , 稀释率 为30% 。 如以 “ C ” 区的填充 材料施焊 , 即可获 得 符 合 “ B ” 区的堆焊 层 。 此例 , 很 据S Chaef f l。: 图可先选用 30Cr一1 5Ni当量 的焊丝( 带极 ) , 然后 再补 偿焊剂对元素损益的 影响(详见下节) 。 日本对不锈钢带极堆焊 用的带材已制订 了JIS 2 3322标准 ( 表3) 。 ( 2 )焊剂 的选择 : 对 于带极 埋弧 堆焊 , 在焊剂中加合金虽然比较经济一 些 , 但这样 就必 须对焊接规范严加控 制 , 否则很难获得 优质焊道 , 故 一般采取在带极中加合金的办 法 。 由于带极堆焊时熔池较大 , 对焊道表面 的要求亦较 高 , 故对焊剂的 要求比常规埋 弧 焊要严格得多 。 根据经验 , 电压对铬 含量 的影 响 很大 , 而对硅 、 锰 的影 响则 较小 。 其余合金元素受 一24一 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 简简简简简简简简简简简简简简简简简简简简简简简简柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳柳 舆舆舆舆舆舆舆舆 , 火牛 牛卜 八). . . . . . . . . . . . . . . . . 二 10 0 0 0 0 0 0 / / / 、. . . 、 、 吸- - - ) ) ) 7 _ _ _ / / / 蓉蓉 洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲产 产 沪尹 尹尹 刃刃 , 抖 、 一 爹爹 步步/ / /宽宽 尸尸尸 洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲/ / / 产尸 沪沪. 9洲洲洲 :,乡 乡乡乡乡乡乡乡乡乡乡乡乡 户产沪J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J ) ) ) ) ) _ 止止止止止止止 弓弓片片片 尸/ / / 卜 - - - - - 上上上上 喻定定定定定定定定定 之之之炙炙 ! / 才才忿 忿二干二 二户户 尸.沪产目 目 二二 二二 二 玲玲玲玲尸 尸尸尸尸尸尸 丫丫 , 一户 鲜 ( ( ( 醉醉了了 月月 一一 丁 弓万 万 叮叮 、 匕匕 !二巴 巴巴巴巴巴巴巴. . . . . . . . . . . . . . .沪 户一一 . 次 1毕 巫巫 /丫 户 区钾 多 红红月一 一 钾 一尸沪尸 尸知口尸一 一 公- 甲 一一 一 声味 ) 一一一一一一一一一一 。 它 减 、 呼 “ 簇 、 只 十 N 丫 认 喇 匆 次 路当景 二 丫 。十丫月 。十 “郑, 一卜 、又丫 琳 A一 奥氏体 M一马氏体 F一铁素体 图5Seha efflre图 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l 万 一 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l j 厂 . ! ! ! ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 一一一一一一一 引引 氏体(八) ) ) ) ) t t t _ 、 : /二 靡 筑筑 一一一一一一一一一一一一 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )l l l l l l l l 一一,、. . . . . . . . . . . . . 1 1 1 1 1 厂厂厂 红 三二汽卿叮叮 了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了 、 、 、 、 ! ! ! ! ! ! ! ! / / / / / / ( 户/ ;o 它 乡嗒嗒 、 、 . . . 火火 一 堆衅易 5 一一一 / z z z z z 今 丫代砂产 产 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l l l l l l l 叹火M , , 火火姿 r 曰户一 一标 标标标标标标标 礴礴表 表表表表表表表 厂 尹产产犷 犷 / / / 二二二二二 石石 匕匕 县县 二二已 已军 多井二 二 / / / / /习月 片咨异沙 沙 卜洲 11 1 1 .、 、 户, 门甲甲口吧二二口卜尹气汤了 了 z z z / 一 _ _ _ _一尸一尸 .田产.”理二渭 渭 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1卜曰 ,甘. . .二舀一,尹尹IJ尹 尹尹尹尹尹 华华华 二二二 二二二 二 口. . . .目 目二奋一 / . . . 叱 叱 斗斗 片片一一一广广 、粥二 J尸尸一一一一一一 冷冷冷 / / / / / / / / / / 尸习 井井 立,一 一一 尹曰 铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁铁秒 自 1 一一 。 畏 咚 乙资 宋 ,、 畏 n 刘 书 乖 格当量 , 笋单加 *巧芦 沁 5, 户 “ 图6 S eha efflre 图的应用 焊接规范的影响则甚微 。 焊剂对焊缝成形的影响取决于熔渣 的物 理性能 。 在给定的 电流 、 电压和焊速的条件 下 , 熔渣 的粘度和表面张力应能保持熔池使 焊缝成形 。 为了防止焊缝夹渣 , 熔渣 的凝固 点应当稍高于焊缝金属 。 焊剂中也应当含有 能产生稳弧气体的合金元素 。 焊剂的性能 除 取决于其化学成分外 , 尚取决于焊翘的制造 方法 , 例如是烧结的 , 还是熔炼 的 。不 锈钢堆 焊所用的焊剂一般可分为中性的 , 富铬的和 一25一 w w w . b z f x w . c o m 表ajls 2 3322不锈钢带极堆焊用带材 型号 用途 C L 5 1 M n PSC r M o N b + T a YB 304 YB 304 L YB 306 YB 306 L YB 347 F , D D F , D D F , D , 单层 堆 焊4 1 0 毫米 。 ( 2 )以低热输入配合摆动电弧 , 在 焊接 方 向上形成其小的熔 池 , 因此 适合于小 直径管(或管接 头)的外表 面堆焊 。 ( 3 、对 弧长变 化不敏感 。 工件一焊头距离变化士 6 毫米时 , 不 影 响熔深 。 ( 4 )电弧和熔池受惰 性气体保护 。 T i 、 Nb 等合金元素不致 氧 化 烧损 , 适合于多种不宜用埋弧堆焊的合金 。 一32一 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 收弧处停丝衰减电流 , 不存在火 口裂 缝 。 起弧处渐增电流 , 能保证恒 定 熔深 。 ( 6 )电弧过程 稳定 , 且对 熔池有搅拌作用 , 故 可对化 学成 分 和铁素体含量实行严格控 制 , 从而可防止出 现微裂缝 。 堆焊31 6 E L C 不锈钢时 , 铁素体含量可控制在 。2 % 。 衰11 堆焊3 4 7不锈钢时 , 铁素体含量可控制在4 e a g% 。 美国N o o t er公司在1 万C厂告M 。 母材 上堆焊34 7型不锈钢 , 分析结 果如 下 (表 11) 。 ! _ 铁素 体 一 C C r Ni M n Nb 51 M O ! 尸! ! % 母材 S A387G r。 C 焊丝 A W S 347 堆 焊层 堆焊层 0 。 52 . 06621 。 47 。 05218 。 96 。 06820 。 25 10 . 411 2 。 37 J 8 。 92 。 30 9 。 42 。 40 实际应用: 瑞典ST A L 一La v a l公 司制造核电 站换 热器 , 管极需 堆焊奥氏 体不锈钢 。 管板直 径 一 0 0 02 0 0 0毫米 , 厚度120一350毫米 , 材质 20M n5 和L 5M o3 锻件 。 要求堆焊C r一N i 不锈钢1 0毫米 。 考虑 到G M P A法 熔敷率高 , 热输入和管板 变形 小而选 用此法 。 根 据堆厚要求分二层堆焊 。 首层 用超低 碳21C rllNi焊丝, 次 层用ZoC rloNIE L C , 直 径1.6毫米 。 堆 焊前将 管 板两两焊 在一起 , 以增加刚性 , 减少尺寸变形 。 首层预热10 0 x25 , 层 间保持100一 150 军 , 熔敷率16 公 斤/时 。 从直径10 0毫米 处开始以同心圆状 进 行堆焊 。 日本N K K公司采用热 丝等离子 弧 堆焊 不锈钢 , 规范 如 下: 等离子弧电源: 1000安 , 直流 热丝 电源: 50 0 安 , 交流 等离子弧电流 : 4 0 0安 热 丝电 流: 20 0 安 焊 丝直 径: 1.62.4毫 米 摆幅: 20一2 5 毫米 堆 高: 3 一5.5毫米 等 离子气 体: H e+ 2 5% A r 保 护气体 : A r 了 .等离 子一熔化 极气 体保 护堆焊 1972年荷兰菲利浦公司焊接实验 室W . G .E 。、e r 、等 人 首先提出等 离 子一熔化极 气体保护焊(以下简称P一M焊 )的概念 。 这种新型 的 焊接工艺可以看成是等离子弧焊 和熔化 极气体保护 焊 的结合 。 它除 可用于焊 接外 , 还 有一个 独特的现象 : 当焊丝电流超 过某一临界值时 , 突然 呈现 异 乎寻常的旋转 型喷射电弧( 以下简称转 弧) 。 此时 不但电 弧 稳定 , 没有 飞溅 , 而且熔深浅 , 熔敷 率 高 , 故适合于大面积 堆焊 。 P 一M电弧转变为转弧的 过程 如下 。 当焊 丝 电流低于临界值时 , 焊 丝尖端有 一 明亮 的圆柱 , 而其周 围则是亮度较弱 的等 离子喷流 。 中心 明亮部分的温度 约7000 “ K , 含有F e 、 五伪 、 C u 、 A r 蒸汽只传导小 部分 电流 ;外围较暗部分约13000“ K , 主要为A r。 由于劳伦茨力的作用 , 等离子 弧吸附于焊丝 一33一 周 围 , 而很大一部分电流则是从焊丝侧面流 向等离子体 。 当焊丝电流超过某一临界值 时 , 就可以发现内层电弧旋转现象 , 此旋 转 电弧 中包含着上述金属蒸汽 。 转 弧的一些特点 : (1)铝焊丝 即使在大电流下亦 很难产生 转弧 , 反 之 , 碳钢 和不锈钢焊丝 , 即使在低 电流下 , 也 易产生转弧 。 直径1.2毫米 的低 碳钢焊丝 , 干伸长40毫米 , 在24 0 A 时即开 始出现转弧 。 如 焊丝 电流 3 0 0A , 等离子弧 电流12oA , 转弧 的旋转频 率是每秒185周 , 旋转直 径 8 毫米 。 焊丝末端熔化部分直径 从 1 2 毫米逐渐变 电源 , 极性SP或R P均可 . 但大多采用RP 。 其材质 为直 径 6毫米钨棒或铜棒 , 最好用铜 棒 , 因其寿命较长 。 焊丝接定电 压 (平特 性)电源 。 等离子体气体 为A r、 H e 或混合 气 。 保护气体根据工件材 质可选 用C O Z、 A r 、 H e 、 N Z H Z 或混合气 。 焊接不锈钢时 , 保护气为 藏氧混合气 。 鸽板 产州介 月月厂 巨巨 、 巨巨 、 人 、 产匕 一 、 ! 1 . 日日厂厂 -一一 , 旨 圈2我国成都电焊机研究所P一M焊炬 1 . 焊丝 2.导电咀3 .保护气 4 .喷 咀 5 .过渡金属 6 .工 件 7 .工 作 气 8 .等离子弧 9 .水冷铜 电 极(内衬氮化脸瓷管)1 0 .高频振荡器 11 .电源 曰 一厂 切扫 ,曰,尸二 l 一气 。 细到0 。 3 毫米 。 ( 2 )转弧 中 的熔滴 , 其运 动 速度的垂直 分 量 为2 .6米/ 秒 , 水 平分量为。一0 .5 米/秒 , 不产生加 速度 。 ( 3 )熔滴过 渡 平 均每秒313。 个 , 熔滴平均直 径0 .6毫米。 P 一M焊 接 和 堆焊的关键是 焊厄 的设计 , 目 前存在着四种形 式(图11 、 12 ) : ( 1 )电极分 离 式焊炬(图川 一a ) 。 此焊炬 , 铜 喷嘴和不熔 化 电 极均为水冷 。 不 熔化 电极接定电 流 ( 下降特性) 图 1 待兰菲利浦公 司P一M 焊接程序 : 高频引燃等离子 弧 , 然 后 MIG电路接通 , 焊丝送 进 。 当焊丝 一触及 等离子弧 , 电流就 通过等离子弧到 工件 , 故 在焊丝一工件间无须以短路方式接通 , 从而 在焊丝起弧时完全没 有飞溅 。 ( 2 )喷嘴 电极式 焊炬(图 h 一b ) 此方案没有不熔化电圾 , 而以喷嘴接等 离子 电源 。 焊接程序 : 焊丝与工件短路引燃 电弧 , 然 后 在喷嘴一工件间白动引燃等离子 弧 。 此 二步总时 间不超过0 .1秒。 此法缺点 是起弧 时 稍有飞溅 , 但起 弧后飞溅 即完全消 失 。 其最大优点是设备简 一煞, 既 无铜电极 , 亦无需高频 ; 而且由于铜 喷嘴体积较大 , 故 可以经受大电流 。 l | 习 一. 一 一又4一 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 附加电流的电极分离式 焊炬 (图 11一e) 结构和焊接程序同(1 ) , 但通过喷嘴对 等离子弧附加电流(第三电源 ) 。 此方案对 于焊接导热率极高 的金属特别有用 。 ( 4 )电极同轴式焊炬(图12 ) 此焊矩为我 国成都电焊机研究所研制 , 其铜电极和喷嘴均为水冷式 。 焊接程序:高 频引燃非转移电弧 , 接着再转移到工件形成 铜电极一工件之 间的转移弧并立 即送 丝 , 焊 丝 电弧即自动引燃 。 据称: P一M堆焊熔深极浅 , 仅零点几 毫米 。 在不摆动情况下 , 一次堆宽可达40毫 米 , 堆高达 7 毫米 。 荷兰菲利浦公司用直径 1.2毫米焊丝 , 在碳钢上单层堆焊 不锈钢 , 6 道焊道 , 总宽3 0 0毫米 , 熔敷率12 . 5公 斤 / 时 , 稀释率小于8% 。 我 国成都甩焊机研究所用 同轴式焊炬进 行堆焊试 验 , 其典型工艺参数如下 : 焊丝直径: 1.2毫米 等离子弧空载电压: 150伏 等离子弧工作电压:4 4伏 等 离子弧电流: 12 0 安 焊 丝电流 : 31 0 安 焊 丝电压 : 4 5伏 焊丝 干伸 长 : 4 0毫米 送丝速 度 : 3艺米/分 喷嘴直径 、 高度 : 10XS 毫米 水冷铜 电极离喷口端面距离: 6 毫米 喷嘴离工件距离 : 1 8毫米 工作气 体流量 : 1 0升/分(A r) 保护 气体流 量 : 2 1 升/ 分 (A r) + 4升/分(CO : ) 焊接 速 度 : 25 0 毫米/分 当焊矩摆动时测 : 摆频:3 6次/分 摆幅: 20毫米 焊速 : 15 0 毫米/分 8 .小宜径份 内裹面 明弧堆娜 七十年代 , 筒休 、 封头和管板的 自动堆 焊问题已经解决 , 剩下的问题就是接管的内 表面 自动堆焊了 。 大直径管内表面自动堆焊 不难解决 , 关键是直径10 2 毫米以下的 小直 径管 。 对于这类管子 , 美国B elmas一Jo v e l 公司比较了三种传统的方案: (1)采用整体的不 锈钢管 。 这一 方案成 本很高 , 并且还存在着一重大缺点:在不锈 钢管与碳钢(或低合全钢 ) 厚 壁筒体 连 接 处 , 当温度波动时 , 由于 二者膨胀 系数不 一 , 造成严重的焊缝开裂 。 ( 2 )松套衬里法 。 此法在接管一筒体连 接处易产生泄漏 , 补焊或更换套管都非常费 时 。 ( 3 )爆炸衬里法 , 俗称D eta。la d 。 此 法成本甚高 , 管壁需甚厚 , 交货期长 , 亦会 产生松脱现象 。 因此 , 该公司 决定采用单丝 明弧 自动堆 焊 。 本方案的最大优点是成本低 , 质 量 可 靠 。 对于直径51毫米的管子 , 堆焊长度可达 30 5 毫米 。 管径增大时 , 堆焊长度则相应增 加 。 单丝 法已成功地用于304 、 3 0 4 L 、 308 、 3o8 L 、 316 、 3 16L 和347型不锈钢的堆 焊 。 参考 1 。 等离子一熔化极 气体呆护 焊工艺设备研究 , 李 庆翰 , 一机部成都电焊机研究所 , 1979 2 . ( ( W e ldi n g J 。 , 1979 , 掩 4 , 34 3 。 ( ( W e l di n g J . , 1976 , 沁 2 , 97一100 4 。 W e ldingJ . , 2975 , 泊9 , 647一655 文献 5.W e ldingJ . , 1974 , 摊 7 , 422 6 。 ( ( W e ldi n g J . 1 97魂 , 沁 4 , 2 38 7 。 W eld ing D esign 2 热 交换器设计 , f夕 卜岁夕夕
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