MIG電弧釬焊從某種意義上說也屬于熔化極氣體保護(hù)焊(MAG)。它采用低熔點的銅基焊絲代替碳鋼焊絲,焊接時熱輸入量低,母材不會熔化,同時鋅的蒸發(fā)降至最低,提高了焊縫的抗腐蝕性能(銅基焊縫也耐腐蝕),從而確保了鍍鋅板更好更有效的焊接。
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MIG電弧釬焊技術(shù)在工業(yè)實際應(yīng)用中已取得巨大成功,許多汽車制造企業(yè)都越來越多地使用銅基焊絲來生產(chǎn)重要部件。近年來,MIG釬焊還用來焊接非鍍層板(如合金鋼、非合金鋼、不銹鋼、銅),同樣獲得了良好的效果。
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鍍鋅薄板材廣泛應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域,鍍鋅成為重要的鋼鐵防腐方法,不僅因為鋅可在鋼鐵表面形成致密的保護(hù)層,還因為鋅具有陰極保護(hù)效果。當(dāng)鍍鋅層破損,它仍能通過陰極保護(hù)作用來防止鐵質(zhì)母材腐蝕,這種保護(hù)效果可延伸到1~2mm無保護(hù)層的區(qū)域,因此鍍鋅可以有效地保護(hù)到板材的切口和冷加工造成的微裂紋以及近焊縫的鋅燒損區(qū),防止從這里開始生銹。8 @( D* r; o) d9 `/ i0 e
鋅的熔點約為420℃,揮發(fā)溫度為908℃,這不利于焊接,當(dāng)電弧剛一引燃就揮發(fā)了。鋅的揮發(fā)和氧化會導(dǎo)致氣孔、未熔合及裂紋,甚至影響電弧穩(wěn)定性,因此焊接鍍鋅板材最好的方法是減少熱輸入量。
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一種可行的方法是用釬焊材料來焊接鍍鋅板,最常用的這類焊絲是銅硅合金(如CuSi3)和銅鋁合金。由于這些焊絲中銅的含量高,熔點相對降低(約1000~1080℃,由合金成份決定),這時母材還未熔化,這樣的接頭實際上是釬焊接頭。通常推薦使用的保護(hù)氣是氬氣,然而實驗證明CuSi3也可用含少量O2或CO2的混合氣體作保護(hù)氣,這樣電弧的穩(wěn)定性更好。/ R6 y5 j' D- Q. N7 ]0 `
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MIG電弧釬焊對焊接電源的要求非常嚴(yán)格,其主要優(yōu)點為焊縫無腐蝕、飛濺很少、鍍鋅層燒損少、熱輸入量低、焊縫易機(jī)加工、近縫區(qū)可受到陰極保護(hù)以及高安全性等。而傳統(tǒng)的MAG焊焊鍍鋅板產(chǎn)生大量鋅蒸汽,損害操作人員的身體健康。
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實際工作中,CuSi3焊絲應(yīng)用最廣泛,它的優(yōu)點是焊縫硬度低,焊后易機(jī)加工。焊絲的流動性能很大程度上取決于硅的含量,硅含量越高,熔池流動性越好,這可以滿足小間隙的接頭。; X/ ~5 e6 q0 j- \( {8 q( V
5 N1 m. r8 \4 ^5 l德國有公司為用戶提供了高性能的焊接設(shè)備(全數(shù)字化脈沖焊機(jī)),并廣泛應(yīng)用于鍍鋅薄板的MIG釬焊生產(chǎn)實踐。MIG電弧釬焊可用來焊接低合金鋼、非合金鋼以及不銹鋼,但主要用途還是焊接表面有鍍層的鋼板。由于使用焊絲的低熔點及焊接時的低熱量輸入等特性,減少了工件近縫區(qū)及焊縫背面鋅的揮發(fā)。并且MIG釬焊同MAG焊一樣,可以焊各種類型接頭及全位置焊接,即使在立向下、立向上和仰焊的情況下,也能獲得令人滿意的效果,焊接速度同樣可以達(dá)到MAG焊的水平(100cm/min)。; Q: M/ H5 H: e3 V& z6 ^
8 x+ Y$ G- ]# S+ G: q6 c E目前,MIG電弧釬焊在汽車及支承結(jié)構(gòu)中已得到大量的應(yīng)用,甚至高強(qiáng)鋼也使用了MIG釬焊的焊接方法。這是因為用短路過渡的MAG焊焊出的是凸焊縫,這降低了焊縫的抗拉強(qiáng)度;另一方面,用傳統(tǒng)的釬焊將使管子產(chǎn)生明顯的變形。而MIG電弧釬焊克服了以上兩種方法的缺點,焊接時工件輸入量低,焊縫又是凹型的。( U% D8 t# O m* n6 }$ f6 ?
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協(xié)同操作
) m7 x) {+ P$ Q5 s 鍍鋅薄板要獲得好的焊縫,就要求焊接電源可提供很靈活的參數(shù)選擇,使得眾多的各種型號的焊絲在脈沖焊時有很好的過渡形式,這就要求有大量連續(xù)可調(diào)的參數(shù)(約30個參數(shù)),然而這么多的參數(shù)調(diào)節(jié)就使得電源操作起來非常困難,也只有少數(shù)專家才能自如使用。
7 G2 H! J, f S7 J- w* L, ` 因此就要求將各種焊絲及其對應(yīng)的保護(hù)氣所需的焊接參數(shù)預(yù)先程序化,這樣就可以協(xié)同(單一)操作,使焊機(jī)對每個焊工來說都很容易使用.! L0 ~% }+ Q2 E7 R1 ^
實際上,對于各種不同的母材,焊絲及保護(hù)氣體所需的最佳參數(shù)的選擇工作在設(shè)備制造時就已為用戶做好了,這些經(jīng)驗結(jié)果都貯存在EPROM(存貯模塊)中,形成一個數(shù)據(jù)庫,使用者只需要直接在焊接電源上選擇填充材料就可以了。
, }4 a. B9 |0 b: ~& a2 n4 w 送絲機(jī)4 |* u. d2 i: V5 E. g/ a
釬焊絲很軟,這就對送絲系統(tǒng)有特殊要求,送絲時不能有任何損傷,接觸壓力不能太大,,裝上合適的送絲輪四輪驅(qū)動,可提供足夠的送絲力,通常采用的是光滑的半圓槽送絲輪。另一要點是要求能夠準(zhǔn)確順利地送入導(dǎo)絲管且導(dǎo)絲管必須是柔性的(特氟龍或石墨纖維管)。FRONIUS四輪送絲機(jī)采用光滑的U型槽送絲輪和柔軟耐磨的石墨纖維送絲管。# ]5 V% E3 s S8 o
焊槍傾角+ q) f: G$ _+ C
焊槍“前推”(前進(jìn)方向與傾角相反)進(jìn)行薄板釬焊,基值電流時的電弧就會使前方的鍍鋅預(yù)熱到揮發(fā)溫度,熔滴過渡帶來的熱量就使鍍鋅層揮發(fā),進(jìn)入熔池的鋅蒸汽很少,在凝固過程中又繼續(xù)排出,因此焊縫中殘留氣孔極少,甚至根本沒有。焊槍“后拖”(前進(jìn)方向與傾角方向相同)施焊時,預(yù)熱效果達(dá)不到鋅的揮發(fā)溫度,這就意味著大量鋅蒸汽會擴(kuò)散到熔池中,雖然焊槍的傾角有“后熱”作用,可延長熔池的凝固時間,但還不足以使大量鋅蒸汽從焊縫中逸出,而且逸出的鋅蒸汽對于電弧的穩(wěn)定性的影響大于“前推”施焊。
; C$ S9 C8 g" u* t' m 提高安全性
: j. N; B& B- E; ~* J3 P 傳統(tǒng)的MAG焊(即CO2氣保焊)焊鍍鋅板產(chǎn)生大量的鋅蒸汽,損害操作人員的身體健康。用MIG電弧釬焊焊接,熱輸入量低,焊接煙塵和飛濺大大降低,可有效改善工作環(huán)境。6 a1 R# m J* I: n# Q1 h. H/ D" y
填充材料直徑mm過渡形式保護(hù)氣體抗拉強(qiáng)度N/mm2 SG2 0.8短路過渡Ar+18%CO2 320.9* CuSi3 1.0脈沖顆粒過渡Ar 309.5*) q( h- I x- _. ?
抗拉強(qiáng)度測試
( m8 z0 B6 x! z1 p/ E/ g( H; `( Q 以下是一組不同的填充材料和不同的過渡形式(自由短路過渡和脈沖電弧過渡)得出的靜抗拉強(qiáng)度) e8 M E W g3 {' ?
測試:
- L( w) e3 z! H1 a. |" Q 測試前,試樣經(jīng)過X光探傷,正如所預(yù)料的用SG2焊的試樣,不論是自由短路過渡還是脈沖過渡都含有大量氣孔,原因是有鋅的大量蒸發(fā)。而用CuSi3焊的試樣則無氣孔,這是因為釬焊溫度低,鋅揮發(fā)得少,氣孔少了,抗拉強(qiáng)度就提高了。+ ]0 }( r& l6 M: V
MIG釬焊應(yīng)用范圍
, r, G/ i. J2 g; Q9 w MIG電弧釬焊可用來焊接低合金鋼、非合金鋼以及不銹鋼,主要用途還是焊接表面有鍍層的鋼板。8 {/ _4 N, K" l6 m
它使用的焊絲的低熔點及焊接時的低熱量輸入等特性,減少了工件近縫區(qū)及焊縫背面鋅的揮發(fā)。. c) m; }$ T. q+ k
并且MIG釬焊同MAG焊一樣,可以焊各種類型接頭及全位置焊接,即使在立向下、立向上和仰焊的情況下,也能獲得令人滿意的效果,焊接速度同樣可以達(dá)到MAG焊的水平(100cm/min)。* e" S+ v9 @5 Z* |' n0 }
當(dāng)今,MIG電弧釬焊在汽車及支承結(jié)構(gòu)中已有大量的實踐應(yīng)用。甚至高強(qiáng)鋼(例如自行車支架)也使用了MIG釬焊的焊接方法。' o& R3 J, X( o' X6 h- Z
這是因為用短路過渡的MAG焊焊出的是凸焊縫,這降低了焊縫的抗拉強(qiáng)度;另一方面,用傳統(tǒng)的釬焊將使管子產(chǎn)生明顯的變形。而MIG電弧釬焊克服了以上兩種方法的缺點,焊接時工件輸入量低,焊縫又是凹型的。
$ I: W O5 F. B8 F 結(jié)論9 H* n. o0 O) N9 }" S; u2 z( Q! R4 J
用釬焊絲(如CuSi3)作為焊接鍍鋅薄板的填充材料有利于防腐和提高機(jī)械性能,然而要用好這些材料,對焊接電源、送絲系統(tǒng)和焊槍有非常嚴(yán)格的要求。
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