船舶气电立焊工艺与参数控制

船舶电空立焊工艺及参数控制周，武汉船舶工业学院(1)气-电垂直焊接原理简介：气-电垂直焊接(EGW)技术是一种配备专用药芯焊丝的自动焊接工艺，用于CO2气体保护下的垂直对接焊接，用于焊接垂直或接近垂直的焊接接头。焊接时，电弧轴方向垂直于焊缝熔深方向。焊缝正面采用水冷铜滑块，焊缝背面采用水冷挡板(或垫片)(图1和图2)。用药芯焊丝送入由焊件和挡板形成的坡口，约束熔池的四边，实现单面焊接和双面一次成型的高效焊接技术。(2)气电立焊的特点：工艺稳定，操作方便，焊接质量优良(图3)，生产效率比手工电弧焊高出10倍以上。因此，这种方法在船体焊接应用中不断发展，现在有两种送丝方法：单线和双线(图4)。使用单丝还是双丝主要取决于焊接船体的板厚。图5示出了如何根据板厚度范围确定待喂入的长丝数量。冷却水水冷铜滑块沐浴焊接保护气水冷铜滑块固定通量垫或水冷铜挡板保护气水冷铜滑块沐浴焊接图1单线电气垂直焊接示意图1图2单线电气垂直焊接示意图2厚度：35毫米焊接根部：8毫米板厚：80毫米焊接根部：8毫米板厚：80毫米根：10毫米图3气-电垂直焊缝的宏观结构第二线第一丝确定的盘子沐浴焊接保护气水冷铜滑块图4双丝气-电垂直焊接示意图板厚(mm)图5线号的选择单丝EGW双丝EGW在双丝焊接过程中，第一根焊丝需要沿焊缝的熔深方向摆动。(3)气电立焊工艺要点：1)焊缝背面垫板的形式(与焊机控制台相对)有三种类型的垫板：(1)强制形成具有陶瓷衬垫的后表面和具有水冷铜滑块的前表面的方法；(2)水冷铜滑块迫使焊缝两侧成型；(3)采用无附加气体的自保护药芯焊丝单面水冷铜滑块强制成型方法；注意三种方法的焊接材料不同；2)电气垂直焊接关键参数的控制气-电垂直焊接的焊接位置垂直或接近垂直方向，电弧轴线方向与母材的熔深方向成直角，熔化的焊丝金属堆积叠加，熔池继续水平向上移动形成焊缝。熔透所需的传热方式不同于其他电弧焊。气-电垂直焊接电弧产生的热量主要流向三个方向：熔化焊丝、熔化母材和被滑块吸收；(1)母材坡口截面积的控制是影响熔深的主要参数之一：熔深反映坡口两侧母材的熔化量，直接决定焊接质量。增加坡口的横截面积会增加焊接线能量，导致熔深增加。渗透深度由熔池中过热金属的过热决定，即温度梯度。影响熔池中熔融金属过热的因素也是影响熔深的因素。(2)一般电弧焊焊缝能量的线能量控制为e=iu/VW；对于气电立焊，焊接时采用恒定送丝、高电流密度和高电弧电压。送丝速度等于熔化速度，熔化速度与向槽中填充金属的速度成比例。推导出焊接线能量为E=ki。在公式中，Ki是焊丝的熔化系数，S是坡口的横截面积。增加电弧电压可以增加焊接线能量。(3)冷却速度控制表1典型EGW焊接工艺参数3)几种实用的焊接材料(1)目前，神户制钢公司生产的DWS43G和DWS60G药芯焊丝在中国广泛使用。这两种焊丝的使用证明，电弧稳定，飞溅小，气渣保护好，焊接质量均匀稳定，是优良的药芯焊丝。使用这种焊丝时，应在焊缝背面安装KL-4GT陶瓷垫片，并在垫片表面覆盖一层玻璃布，这样可以使垫片与钢紧密结合，防止熔渣逸出。垫片背面还有一块钢板，便于组装垫片时用钢楔压住垫片和钢板，防止陶瓷垫片断裂。(2)自保护自动垂直焊丝一般采用林肯公司的NR431药芯焊丝。自动垂直焊接大多在露天或高海拔地区进行。大风情况下，由于风的影响，自保护焊接不能停止。此外，目前自保护垂直焊接设备的价格比气体保护垂直焊接设备的价格低得多。国外在发展气电立焊时，将焊接设备和焊接材料放在一起考虑，以保护产品的专利权和商业利益。然而，从另一个角度来看，它增加了我们自身技术发展的难度。因此，我们应加强焊接技术和焊接工艺实验的研究和开发，使国产焊接材料在气-电立焊的应用中占有一席之地。(4)电动气动垂直焊接设备送线轮焊条摇摆水水焊接喷嘴保护气体入口池保护气体移动水墙焊条水水焊接喷灯导丝管移动水墙焊接喷嘴保护气体出口池保护气体入口图6气-电垂直焊接设备组成图(1)气-电垂直焊接设备的主要部件气-电垂直焊接设备的主要部件包括(图6和7):(1)提升焊头的机械系统；(2)快速送丝系统；(3)水冷强制成型系统；(4)焊接电源和供气(保护)系统；焊枪和焊枪摆动控制系统；焊接过程自动控制系统；(2)船体气电自动立焊机要求气动电自动焊接最适用于船体分段的大闭合缝焊接(图8)。多个永磁吸盘将立式气体电动立式焊机型号：SEG-1输入电压：ac38010% v行走速度：0-530毫米/分钟驱动模式：齿轮/齿条重量：22公斤最大负载：50千克焊接位置：垂直焊接外部尺寸：360x665x365mm合适的板厚：9-32毫米单面v形槽19-80毫米双面x形槽图7实际的气-电垂直焊接设备铝合金齿条轨道固定在船体钢板上，轨道可长达几十米。焊机整体框架上设有自动升降机构和自动锁紧装置，方便船体立缝焊接时的高空作业，保证安全可靠运行，保证焊接熔池始终处于最佳观察状态；此外，送丝系统控制箱、焊接电源、循环冷却器等。都安装在焊接机的整体框架中一般断面大闭合缝一般断面大闭合缝图8油船侧断面大合拢缝由于焊接对象非常接近，匹配导管大大缩短，有利于焊前准备和设备操作，以及安装和运输。焊接控制系统配有电压和电