材料連接技術(shù)15-5

1、 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering材料連接技術(shù)材料連接技術(shù)Materials Welding and Joining Techniques 趙興科趙興科 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering2 電弧焊接新技術(shù)2.1 藥芯焊絲自保護(hù)焊2.2 活性助劑鎢極氬弧焊2.3 冷金屬過渡電弧焊2.4 窄間隙電弧焊

2、School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering加氫反應(yīng)器的焊接裝配加氫反應(yīng)器的焊接裝配 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering Scho

3、ol of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering窄間隙焊是對(duì)厚板型對(duì)接坡進(jìn)行多層焊接。 提高焊接生產(chǎn)率 節(jié)約焊接材料 減少焊接熱輸入 得到高質(zhì)量接頭 減少焊接變形。 School of Materials School of Materials Science & Science

4、& Engineering Engineering2.4 窄間隙電弧焊窄間隙電弧焊厚板對(duì)接接頭，焊前不開坡口或只開小角度坡口，留有窄而深的間隙，氣體保護(hù)焊或埋弧焊的單道或多層焊完成整條焊縫的高效率焊接方法。200mm時(shí)w200mm時(shí)w30mm。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering特征：特征： 坡口角度極小( 10)的v形或u形，或者I形； 焊縫橫截面積比傳統(tǒng)弧焊方法至少減少30以上； 可焊接最大厚度400mm； 大幅度縮短焊接時(shí)間； 低輸入

5、熱量； 節(jié)約（材料、電力、人力）。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering1963年底美國(guó)在鐵時(shí)代首次發(fā)表了窄間隙焊接技術(shù) ，其先進(jìn)性立即受到了世界各國(guó)焊接專家的高度關(guān)注，并相繼投入了大量的研究。20世紀(jì)70年代至80年代初屬于窄間隙焊研究的高峰時(shí)段，大多數(shù)窄間隙焊技術(shù)在那時(shí)完成了試驗(yàn)室開發(fā)，進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)試用階段。窄間隙焊接是在應(yīng)用已發(fā)明的焊接方法和工藝基礎(chǔ)上，加上特殊的絲(焊絲) 、氣(保護(hù)氣)、電向狹窄的坡口內(nèi)的導(dǎo)入技術(shù)以及焊縫自動(dòng)跟蹤等特別技術(shù)而

6、形成的一類技術(shù)。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering 電弧軸線與坡口面(以下稱側(cè)壁)基本平行，電弧難以作用到坡口側(cè)壁，導(dǎo)致側(cè)壁熔合可靠性差(低線能量焊接時(shí)極為突出)。 對(duì)埋弧焊，深窄坡口內(nèi)的清渣困難 對(duì)氣電焊，保護(hù)氣體的層流狀態(tài)困難。 焊槍在坡口內(nèi)移動(dòng)、送絲的穩(wěn)定性、電弧偏吹等。2.4.1 窄間隙電弧焊的技術(shù)關(guān)鍵窄間隙電弧焊的技術(shù)關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高可靠性的窄間隙焊并非易事， 因?yàn)樵谏疃M窄的坡口內(nèi)進(jìn)行電弧焊接，傳統(tǒng)坡口下的傳統(tǒng)工藝技術(shù)難以保證焊接質(zhì)

7、量(尤其是冶金連續(xù)性方面)， 主要技術(shù)難點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面： School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering（a）雙絲分別偏向兩側(cè)壁、（b）焊槍在坡口內(nèi)偏擺、（c）焊絲端部彎曲并軸向旋轉(zhuǎn)、（d） 波浪焊絲 、 （e）麻花焊絲 側(cè)壁熔合問題與對(duì)策側(cè)壁熔合問題與對(duì)策 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering School of

8、 Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering 埋弧焊； 鎢極氬弧焊； 富氬氣氛射流過渡。飛濺問題與對(duì)策飛濺問題與對(duì)策 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering 埋弧焊選用超薄渣殼、易脫渣焊劑； 氣電焊選用特殊噴嘴； 選用降特性電源或脈沖電源； 選用高穩(wěn)定性送絲機(jī)構(gòu)； 采用光電傳感計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等。工藝過程穩(wěn)定問題與對(duì)策工藝過程穩(wěn)

9、定問題與對(duì)策 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering按焊接方法的不同， 窄間隙焊接技術(shù)約有九種形式：2.4.2 窄間隙焊的分類與典型工藝窄間隙焊的分類與典型工藝 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering School of Materials School of Materials Science & S

10、cience & Engineering Engineering（1） 窄間隙埋弧焊窄間隙埋弧焊(NG-SAW )埋弧焊是目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的焊接方法之一，也是應(yīng)用到窄間隙技術(shù)中最成熟、最可靠、應(yīng)用比例最高的焊接方法。窄間隙埋弧焊出現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代，很快被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，主要應(yīng)用領(lǐng)域是低合金鋼厚壁容器及其他重型焊接結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)埋弧焊相比，窄間隙埋弧焊總效率可提高5080，可節(jié)約焊絲3050，焊劑5565。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Enginee

11、ring埋弧焊的電弧線能量大，容易實(shí)現(xiàn)側(cè)壁熔合；焊縫幾何尺寸對(duì)電弧能量參數(shù)波動(dòng)不敏感；無(wú)焊接飛濺，利于埋弧窄間隙焊接時(shí)送絲及焊槍在坡口內(nèi)移動(dòng)，這對(duì)保證窄間隙焊接的熔合質(zhì)量和過程可靠性起了決定作用。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering EngineeringNG-SAW的局限性：1)由于狹窄坡口內(nèi)單道焊接時(shí)極難清渣；2)焊接熱輸人大，焊接接頭的焊態(tài)塑、韌性難以提高；3)難以實(shí)施平焊以外的其它空間位置焊接。 School of Materials School of Mate

12、rials Science & Science & Engineering Engineering窄間隙埋弧焊焊接用坡口形狀為U或V形(角度2040)，使用焊絲直徑25mm。脫渣性良好的熔煉型或燒結(jié)型焊劑。已有各種單絲，雙絲和多絲的窄間隙埋弧焊成套設(shè)備出現(xiàn)，主要用于水平或接近水平位置的焊接，并且對(duì)焊劑要求具有焊接時(shí)所需的載流量和脫渣效果，從而使焊縫具有合適的機(jī)械性能。窄間隙埋弧焊的焊接接頭具有較高的抗延遲冷裂能力，其強(qiáng)度性能和沖擊韌性優(yōu)于傳統(tǒng)寬坡口埋弧焊接頭， School of Materials School of Materials Science & Scien

13、ce & Engineering Engineering School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering1) 焊接工藝參數(shù)控制精確焊縫形狀和尺寸2) 無(wú)焊接飛濺3) 電弧的大擴(kuò)散角和徑向能量梯度較小側(cè)壁熔合（2） 窄間隙鎢極氬弧焊窄間隙鎢極氬弧焊(NG-TIG) School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering EngineeringNG-TI

14、G的局限性： 熔敷速度低(一般為l2kg/h)， 生產(chǎn)效率低率； 焊接生產(chǎn)成本較高。用熱絲的方法以提高TIG焊的熔敷速度熱絲TIG焊通過對(duì)填充金屬焊絲進(jìn)行電加熱（300500），大部分電弧能量用于熔化母材金屬，而不像冷焊絲需要吸取電弧中的熱能?？梢栽谙嗤暮附与娏飨芦@得較高的熔敷率，提高焊接速度。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering焊接工件最大坡口深度150mm工件坡口寬度9-12mm熔敷效率25-35g/min焊接速度50-300mm/min每層

15、焊道數(shù)1 道焊絲直徑1.2mm送絲速度0.2-6.8m/min School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering1）不存在熔渣保護(hù)，無(wú)脫渣問題，填充間隙小(NG-SAW 技術(shù)的1/2左右，一般為914 mm)，通過采用特殊超薄型焊槍和特別電弧控制技術(shù)， 還可以實(shí)現(xiàn)超窄間隙(如35 mm)；2） 通過焊絲直徑與電弧能量參數(shù)的適當(dāng)組合，可以實(shí)現(xiàn)熔滴從短路過渡到旋轉(zhuǎn)射流過渡、焊接熱輸入范圍寬，這將為窄間隙技術(shù)的實(shí)施工藝優(yōu)化時(shí)，在兼顧焊接生產(chǎn)率與材料的冶金熱敏感性、焊縫

16、空間成形與熔合特性、熔敷控制與接頭的塑、韌性損傷等技術(shù)因素時(shí)，提供了寬闊的優(yōu)化選擇空間；3）易于實(shí)現(xiàn)平、平角、船形位置的中等或大熱輸入焊接，也可以通過細(xì)絲、短路過渡工藝實(shí)現(xiàn)立、仰或全位置的低熱輸入、甚至超低熱輸入焊接。（3） 窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊(NG-GMAW ) School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering焊接工件最大寬度600mm工件坡口寬度9-12mm熔敷效率35-60g/min焊接速度50-300mm/min每層焊道數(shù)1 道

17、焊絲直徑1.2mm送絲速度0.2-6.8m/min School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineerin

18、g窄問隙焊是一種高焊接質(zhì)量、高焊接生產(chǎn)率、低生產(chǎn)成本的連接技術(shù)，適用于厚板焊接。一般來(lái)講，板厚越大，窄間隙焊的經(jīng)濟(jì)效益也越大。鋼板厚度一般為幾十至幾百mm。2.4.4 窄間隙焊的應(yīng)用及發(fā)展方向窄間隙焊的應(yīng)用及發(fā)展方向（1） 窄間隙焊的應(yīng)用 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering窄間隙焊適用于所有用到厚板結(jié)構(gòu)的行業(yè)及領(lǐng)域。行業(yè)：行業(yè)：鍋爐、壓力容器(含深潛器、核反應(yīng)容器等)領(lǐng)域；大型產(chǎn)業(yè)機(jī)械(如大型壓力機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的中空軸、機(jī)身和殼體等)；電力行業(yè)

19、的厚壁管道，壓力管道， 海洋結(jié)構(gòu)，鐵路建筑鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用。 School of Materials School of Materials Science & Science & Engineering Engineering窄間隙焊應(yīng)用最廣泛的是平焊，橫焊和立焊有一定的應(yīng)用， 全位置窄間隙焊應(yīng)用很少。主要原因與采用的焊接方法有關(guān)：埋弧焊只能進(jìn)行平焊(或接近平焊)位置施焊；混合氣體保護(hù)電弧焊時(shí)一般采用射流過渡(或射流加短路混合過渡)方式， 該過渡方式較難應(yīng)用到平焊除外的空間位置(采用復(fù)雜的特別技術(shù)除外)；脈沖TIG焊雖可進(jìn)行全位置焊接，但由于其生產(chǎn)率，生產(chǎn)成本高。焊接位置：焊接位置： School of