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《TIG焊,等離子焊,電子束焊,高頻感應(yīng)焊雙絲焊概述.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、非熔化極氣體保護(hù)焊（TIG焊）綜述傳統(tǒng)TIG焊由于其電極的載流能力有限，電弧功率受到一定限制，使得焊縫熔深淺、焊接速度小，尤其是用于中等厚度的焊接結(jié)構(gòu)時(shí)需要開坡口并要進(jìn)行多層焊，因此其使用受到一定限制。熱絲TIG焊是于1956年在傳統(tǒng)TIG焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的焊接工藝，其基本原理就是在焊絲送進(jìn)熔池之前，對(duì)焊絲進(jìn)行加熱使其達(dá)到一定的預(yù)熱溫度，最終實(shí)現(xiàn)高速高效焊接的目的。而對(duì)焊絲的加熱不僅可以提高焊接速度，而且可以明顯改善熔敷率，并且調(diào)整了焊接熔池的熱輸入量，加快了填充絲的熔化速度，降低了
2、母材的稀釋率，擴(kuò)大了傳統(tǒng)TIG焊焊接工藝方法的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，在國(guó)內(nèi)外熱絲TIG焊已經(jīng)在壓力容器、鍋爐、高溫閥門、高壓管道、石化裝置、海洋采油設(shè)備、軍械制造和航空航天工程等高端工業(yè)部門用于碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼和鎳基合金等重要焊接部件的焊接。也適用于鈦合金、鋁及其合金等材料的焊接。過去，圍繞著焊絲的加熱方法及進(jìn)一步提高其熔敷效率和擴(kuò)大其適用范圍，已開發(fā)出許多具體的熱絲TIG焊方法，主要分類如圖1所示。熱絲TIG焊按照焊絲的數(shù)量可分為單絲和雙絲兩種；單絲時(shí)按照加熱方法的
3、不同分為電阻加熱、電弧加熱、高頻感應(yīng)加熱三種；而且還開發(fā)出主要用于大厚板焊接的窄間隙熱絲TIG焊、用于薄板堆焊和表面熔敷的超高速熱絲TIG焊及新型熱絲TIG焊。1單絲熱絲TIG焊1.1電阻加熱單絲熱絲TIG焊日本Hori等提出的熱絲TIG焊裝置中熱絲的加熱方式就是電阻加熱，將熱絲電源的兩極分別接在焊絲和工件上，利用電流流過焊絲所產(chǎn)生的電阻熱來加熱焊絲。設(shè)焊絲的伸出長(zhǎng)度為e，焊絲的橫截面積為S,焊絲材料的電阻率為ρ，焊絲的加熱電流為Iw，則在焊絲上產(chǎn)生的電阻熱功率PR為PR=(I2-ρe)/S可看出，當(dāng)焊絲
4、的直徑很大、焊絲材料的電阻率很低時(shí)，電阻加熱的功率將達(dá)不到焊絲加熱的預(yù)熱溫度，故此方法只適用于大電阻率、較細(xì)焊絲加熱的情形。焊接電流與熱絲電流波形匹配主要分為如表1所示的四種類型。相應(yīng)的電阻加熱熱絲TIG焊可以分為DC式、AC式、PH式、HST式等四種。而DC式電阻加熱熱絲TIG焊存在五大工藝問題，分別是磁偏吹、焊絲電弧現(xiàn)象、最優(yōu)熱絲電源參數(shù)調(diào)節(jié)困難、熱絲送進(jìn)位置波動(dòng)以及熔化母材金屬的能力受限制。而其中磁偏吹是DC式電阻加熱熱絲TIG焊工藝中最典型的問題。這個(gè)磁偏吹現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于熱絲電流所產(chǎn)生的自感
5、應(yīng)磁場(chǎng)而造成的。PH和HST式電阻加熱熱絲TIG焊均能有效地抑制磁偏吹現(xiàn)象的發(fā)生，其中當(dāng)用PH式時(shí)，熱絲電流處于峰值時(shí)才會(huì)出現(xiàn)磁偏吹，調(diào)小脈沖的占空比，磁偏吹發(fā)生的時(shí)間減少，對(duì)焊接工藝的影響相應(yīng)減小。而當(dāng)采用HST式時(shí)，磁偏吹現(xiàn)象幾乎是完全消失。因此，目前有關(guān)電阻加熱熱絲TIG焊的研究幾乎都集中于HST式電阻加熱熱絲TIG焊方法。HST式對(duì)焊接電流與熱絲電流波形之間的匹配關(guān)系要求非常嚴(yán)格。因此，HST式電阻加熱熱絲TIG焊焊接電源與熱絲電源的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。之前電阻加熱熱絲TIG焊是采用雙電源形式，即焊
6、接電源和熱絲加熱電源二者是分開的、相互獨(dú)立、分別控制的。雙電源式電阻加熱熱絲TIG焊焊接過程中焊接參數(shù)與熱絲參數(shù)是分別調(diào)節(jié)，焊接過程的不穩(wěn)定性會(huì)使焊接參數(shù)實(shí)時(shí)變化，而熱絲參數(shù)并未發(fā)生相應(yīng)的變化，必將對(duì)焊縫成型產(chǎn)生不利影響。之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者均提出了單電源式電阻加熱熱絲TIG焊，即焊接電源與熱絲電源共用一個(gè)電源，是將TIG焊焊接電流的一部分分流作為焊絲加熱電源。采用單電源式能很好地適應(yīng)HST式的發(fā)展。1.2高頻感應(yīng)加熱單絲熱絲TIG焊范成磊等提出高頻感應(yīng)加熱熱絲TIG焊新方法，其原理如圖3所示。采用高頻感應(yīng)加
7、熱設(shè)備，借助高頻交變的磁場(chǎng)，在焊絲上形成高密度的渦流，從而達(dá)到加熱焊絲的目的。與傳統(tǒng)熱絲TIG焊接相比,其特點(diǎn)是：①加熱速度快，熱絲效率高，低耗環(huán)保；②通過對(duì)高頻輸出電流的控制可以精確地控制焊絲溫度；③沒有焊絲電流磁場(chǎng)的干擾,消除了磁偏吹現(xiàn)象，可以確保焊接質(zhì)量；④通過改變輸出振蕩頻率,利用高頻感應(yīng)集膚效應(yīng),可以控制感應(yīng)加熱的深度；⑤高頻感應(yīng)加熱更好地消除焊絲表面所吸附水分對(duì)焊縫的不利影響；⑥適用于各種金屬材質(zhì)的焊絲,特別是低電阻率焊絲的加熱。但其缺點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間接觸高頻對(duì)人身體健康不利，還有就是高頻感應(yīng)加熱的
8、設(shè)備比較昂貴。高頻感應(yīng)加熱熱絲TIG焊在鋁、鎂及其合金等低電阻率材料的熱絲TIG焊焊接中發(fā)揮著巨大優(yōu)勢(shì)。1.3電弧加熱單絲熱絲TIG焊呂世雄等提出電弧加熱熱絲TIG焊方法，其原理如圖4所示。此方法的優(yōu)點(diǎn)是：熱絲效率很高；設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低；不存在磁偏吹和高頻；適用于所有材質(zhì)的焊絲，特別是有色金屬。不足之處就在于施焊過程中電弧加熱焊絲部分有微弱的弧光。2新型熱絲TIG焊（TOP-TIG）TOP-TIG焊接工藝是由法國(guó)SAF公司率先
