螺柱焊機及其焊接工藝(二)

   時間:2014-03-12 03:24:58
螺柱焊機及其焊接工藝(二)簡介
f、供電的電源櫃(箱)應有足夠的容量,電弧螺柱焊機的負載持續率很低,一般都小於15%,消耗的平均功率較低,但瞬間功率卻很大,大直徑螺柱焊接時,瞬間功率甚……
螺柱焊機及其焊接工藝(二)正文

f、供電的電源櫃(箱)應有足夠的容量,電弧螺柱焊機的負載持續率很低,一般都小於15%,消耗的平均功率較低,但瞬間功率卻很大,大直徑螺柱焊接時,瞬間功率甚至超過300kw,這就要求供電的電源櫃(箱)應有足夠的容量,以滿足螺柱焊接的要求。如果供電電源的容量小,在焊接時,電源電壓的降低達到其額定值的15%以下,超過了晶閘管的調壓穩流的範圍,就很難保證焊接質量,有些焊機甚至按照已設定的電源電壓限值強迫停機。架設專線,提高電源櫃(箱)的容量或錯開用電高峰是解決問題的好辦法。

1.2電容放電螺柱焊機

電容放電螺柱焊的特點是時間短,熱變形小,很適合薄板的螺柱焊接,在造船、汽車、電控櫃、櫥櫃等行業應用很廣。電容放電螺柱焊不用氣體保護,操作也比較簡單,很適合自動化生產線的要求,所以這種焊接技術已廣泛應用於汽車焊接生產線。螺柱焊接的生產率依賴於電容器的充電速度,可以達到8個/分鐘(手工焊),60個/分鐘(自動焊)。

電容放電螺柱焊有拉弧式和引弧梢式兩種。拉弧式電容放電螺柱焊類似於拉弧式短周期電弧螺柱焊,其焊接時間約3~10ms,見表1。引弧梢式電容放電螺柱焊的特點是欲焊螺柱的端面有一引弧尖梢,它又分為接觸式和間隙式兩種。接觸式螺柱焊的焊接時間≤3ms,而間隙式螺柱焊的焊接時間大約1ms。採用間隙式電容放電螺柱焊,即使焊接鋁及其合金也可以不用氣體保護。電容放電螺柱焊的焊接時間都是不可調節的。

電容放電螺柱焊的焊接能量依賴於電容器的電容量和充電電壓,可按下式進行計算:

W= CU2(1)

式中:W—焊機的額定儲存能量,J;C—電容器組的總電容量,F;U—充電電壓,V。

電容放電螺柱焊的焊接電流的峰值約為1000~10000A,這依賴於電容器的電容量、充電電壓和焊接迴路的電感和電阻。從安全方面考慮,充電電壓一般不超過200V。

電容放電螺柱焊機都應設有限流保護裝置或恆流充電裝置以及自動放電裝置,以保護人身和設備的安全。

1.3焊接極性

一般地講,焊接黑色金屬時,應採用「直流正接」,即螺柱(焊槍)接焊接電源的負極,工件接正極,這樣可以增加熔深。因為焊接時,陽極的溫度高於陰極的溫度。若焊接銅、鋁及其合金時,則應「直流反接」,即螺柱接正極,工件接負極。這樣可以利用正離子的轟擊霧化作用,清除工件表面的氧化層,提高焊接質量。使用電弧螺柱焊機或電容放電螺柱焊機焊接時,其極性都應如此。

2.電弧螺柱焊的焊接工藝參數

電弧螺柱焊的焊接工藝參數有焊接電流、焊接電壓、焊接時間、提升高度、伸出長度、插入速度等。

a、焊接電流主要根據螺柱的直徑進行調節,大約為300~3000A。對於非合金鋼,在已知螺柱直徑d時,可以用下式估算焊接電流2):

I(A)=80×d(mm)d≤16mm(2)I(A)=90×d(mm)d>16mm(3)

對於合金鋼,其焊接電流大約比上式計算值少10%。短周期電弧螺柱焊的焊接電流(600~1500A)與電源有關,是固定的,因此,焊接能量僅依賴於焊接時間。

b、電弧電壓與焊接電流的關係是由焊接電源的靜外特性決定的。電弧電壓主要取決於提升高度和焊接電流,其值一般為20~40V。焊接時,工件表面上的油或油脂會增加弧壓,而惰性氣體則會降低電弧電壓。

c、對於平焊(工件焊接平面平行於地平面),其焊接時間可用下式進行估算:

tw(s)=0.02×d(mm)d≤12mm(4)tw(s)=0.04×d(mm)d>12mm(5)

對於橫焊(工件焊接平面垂直於地平面),其焊接時間應該減小。短周期焊接時間小於100ms,這不僅依賴於螺柱直徑,而且還與電流強度有關。

d、焊柱的提升高度正比於螺柱的直徑,大約為1.5~7mm。提升高度主要是為了防止熔滴過渡時造成短路而影響電弧的穩定性及焊縫質量。維持電弧的穩定,為焊接提供足夠的能量至關重要。因為弧柱的溫度遠比陽極或陰極的溫度要高。穿透焊接時,要加大提升高度,利用電弧的高溫迅速燒穿鍍鋅板,以獲得滿意的接頭。當然增加提升高度也有害處,一方面會增加電弧的長度,使之更易受磁場的影響,發生磁偏吹;另一方面也會增加焊縫的氣孔。

e、螺柱的伸出長度正比於螺柱的直徑,一般為1~8mm。當使用瓷環對熔池進行保護時,也與要求的焊縫四周焊腳的形狀有關。當要求周邊的焊腳高而寬時,螺柱的伸出長度應該增加,反之則可以減小。

螺柱的伸出長度實際上是螺柱的熔化長度。此值若設計的過長,在螺柱提升后螺柱端面與工件之間的距離過短,使之無法形成穩定的電弧,造成大量的金屬飛濺並出現夾渣缺陷;反之若螺柱伸出長度過短,金屬熔化量不足,其焊縫成型肯定不良。

f、螺柱插入熔池是採用擠壓的方式,在焊縫成型前的瞬間將熔化的有害物質擠出焊縫,以便形成良好的焊接接頭。但插入速度又不可太快,以防止形成大量的噴濺。螺柱的插入速度,當螺柱的直徑d≤14mm時,大約為200mm/s;當d>14mm時,為100mm/s。

焊槍一般都帶有可調節的阻尼裝置,以滿足上述要求。螺柱焊接時,金屬的熔化量正比於伸出長度和螺柱的直徑,因此大直徑螺柱焊接時,因金屬熔化量多,應該調低螺柱的插入速度,以減小這種噴濺

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