电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊等。
绝大部分电弧焊是以电极与工件之问燃烧的电弧作为热源的。在形成接头时,可以采用也可以不采用填充金属。所用的电极在焊接过程中熔化时,叫作熔化极电弧焊,如焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护电弧焊、药芯焊丝电弧焊等;所用的电极在焊接过程中不熔化时,叫作非熔化极电弧焊,如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。
(1)焊条电弧焊 焊条电弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。它是以外部包有药皮的焊条作电极和填充金属,电弧是在焊条的端部和被焊工件表面燃烧。药皮在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧,另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面,防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣更重要的作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素,改善焊缝金属性能。
焊条电弧焊设备简单、轻便,操作灵活。可以应用于维修及装配中短缝的焊接,特别是可以用于难以达到的部位的焊接。焊条电弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金的焊接。
(2)埋弧焊 埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时,在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂,电弧在焊剂层下燃烧,将焊丝端部和局部母材熔化,形成焊缝。
在电弧热的作用下,一部分焊剂熔化成熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面,一方面可以保护焊缝金属,防止空气的污染,并与熔化金属产生物理化学反应,改善焊缝金属的成分及性能;另一方面还可以使焊缝金属缓慢冷却。
埋弧焊可以采用较大的焊接电流。与焊条电弧焊相比,其最大的优点是焊缝质量好、焊接速度高。因此它特别适于焊接大型工件的直缝和环缝,而且多数采用机械化焊接。
埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头的冷却速度,故某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。
(3)钨极惰性气体保护焊 这是一种非熔化极气体保护焊,是利用钨极和工件之问的电弧使金属熔化而形成焊缝的,也称为TIG焊。焊接过程中钨极不熔化,只起电极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护。还可以根据需要另外添加填充金属。
钨极惰性气体保护焊由于能很好地控制热输入,所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。焊接电流采用脉冲形式可以更好地控制熔深、改善熔池凝固,因此常常用来进行管道底层的焊接以达到单面焊双面成形的目的,这种方法几乎可以用于所有金属的连接,尤其适用于焊接铝、镁等能形成难熔氧化物的金属以及像钛和锆等活泼金属。这种焊接方法的焊缝质量好,但与其他电弧焊相比,其焊接速度较慢。(www.daowen.com)
(4)等离子弧焊 等离子弧焊也是一种非熔化极气体保护焊。它是利用电极和工件之问的压缩电弧(转移或非转移电弧)进行焊接的。所用的电极通常是钨极。产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中二者的混合气。同时还通过喷嘴用惰性气体保护。焊接时可以外加填充金属,也可以不加填充金属。
等离子弧焊时,由于其电弧挺直、能量密度大,因而电弧穿透能力强。等离子弧焊时可产生小孔效应,因此对于一定厚度范围内的大多数金属可以进行不开坡口对接,并能保证熔透和焊缝均匀一致。因此等离子弧焊的生产率高、焊缝质量好。但等离子弧焊设备(包括喷嘴)比较复杂,对焊接参数的控制要求较高。
钨极气体保护焊可焊接的绝大多数金属,均可采用等离子弧焊。与之相比,对于1mm以下的极薄的金属的焊接,用微束等离子弧焊可较易进行。
(5)熔化极气体保护焊 这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之问燃烧的电弧作热源,由焊炬喷嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接的。
熔化极气体保护焊通常用的保护气体有氩气、氦气、CO2、O2或这些气体的混合气。以氩气或氦气作为保护气时称为熔化极惰性气体保护焊(简称为MIG焊);以惰性气体与氧化性气体(O2、CO2)的混合气体作为保护气时,或以CO2气体或CO2+O2的混合气为保护气时,称为熔化极活性气体保护焊(简称为MAG焊)。
熔化极气体保护焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接,同时也具有焊接速度较快、熔敷率较高等优点。熔化极活性气体保护焊可适用于大部分主要金属的焊接,包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种方法还可以进行电弧点焊。
(6)药芯焊丝电弧焊 药芯焊丝电弧焊也是利用连续送进的焊丝与工件之问燃烧的电弧作热源来进行焊接的,可以认为是熔化极气体保护焊的一种类型。所使用的焊丝是药芯焊丝,焊丝的心部装有不同成分的焊剂。焊接时,可外加保护气体,主要是CO2。焊剂受热分解或熔化,起着造气、造渣保护熔池、渗合金及稳弧等作用。
药芯焊丝电弧焊不另外加保护气体时,叫作自保护药芯焊丝电弧焊,是以焊剂分解产生的气体作为保护气体。这种方法的焊丝伸出长度变化不会影响保护效果,其变化范围可较大。
药芯焊丝电弧焊除具有上述熔化极气体保护焊的优点外,由于焊剂的作用,使之在冶金上更具优点。药芯焊丝电弧焊可以应用于大多数钢铁材料各种厚度、各种接头的焊接。
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