氣體保護(hù)焊基本信息

焊接電源

熔化極氣體保護(hù)焊通常采用直流焊接電源，目前生產(chǎn)中使用較多的是弧焊整流器式直流電源。近年來，逆變式弧焊電源發(fā)展也較快。焊接電源的額定功率取決于各種用途所要求的電流范圍。熔化極氣體保護(hù)焊所要求的電流通常在100~500A之間，電源的負(fù)載持續(xù)率(也稱暫載率)在60%~100%范圍，空載電壓在55~85V范圍。 1.焊接電源的外特性

熔化極氣體保護(hù)焊的焊接電源按外特性類型可分為三種:平特性(恒壓)、陡降特性(恒流)和緩降特性。

當(dāng)保護(hù)氣體為惰性氣體(如純Ar)、富Ar和氧化性氣體(如CO2)，焊絲直徑小于φ1.6mm時(shí)，在生產(chǎn)中廣泛采用平特性電源。這是因?yàn)槠教匦噪娫磁浜系人偎徒z系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，可通過改變電源空載電壓調(diào)節(jié)電弧電壓，通過改變送絲速度來調(diào)節(jié)焊接電流，故焊接規(guī)范調(diào)節(jié)比較方便。使用這種外特性電源，當(dāng)弧長變化時(shí)可以有較強(qiáng)的自調(diào)節(jié)作用;同時(shí)短路電流較大，引弧比較容易。實(shí)際使用的平特性電源其外特性并不都是真正平直的，而是帶有一定的下傾，其下傾率一般不大于5V/100A，但仍具有上述優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)焊絲直徑較粗(大于φ2mm)，生產(chǎn)中一般采用下降特性電源，配用變速迭絲系統(tǒng)。由于焊絲直徑較粗，電弧的自身調(diào)節(jié)作用較弱，弧長變化后恢復(fù)速度較慢，單靠電弧的自身調(diào)節(jié)作用難以保證穩(wěn)定的焊接過程。因此也象一般埋弧焊那樣需要外加弧壓反饋電路，將弧壓(弧長)的變化及時(shí)反饋送到送絲控制電路，調(diào)節(jié)送絲速度，使弧長能及時(shí)恢復(fù)。

2.電源輸出參數(shù)的調(diào)節(jié)

熔化極氣體保護(hù)焊電源的主要技術(shù)參數(shù)有:輸入電壓(相數(shù)、頻率、電壓)、額定焊接電流范圍、額定負(fù)載持續(xù)率(%)、空載電壓、負(fù)載電壓范圍、電源外特性曲線類型(平特性、緩降外特性、陡降外特性)等。通常要根據(jù)焊接工藝的需要確定對(duì)焊接電源技術(shù)參數(shù)的要求，然后選用能滿足要求的焊接電源。

(1)電弧電壓 電弧電壓是指焊絲端頭和工件之間的電壓降，不是電源電壓表指示的電壓(電源輸出端的電壓)。電弧電壓的預(yù)調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)電源的空載電壓或電源外特性斜率來實(shí)現(xiàn)的。平特性電源主要通過調(diào)節(jié)空載電壓來實(shí)現(xiàn)電弧電壓調(diào)節(jié)。緩降或陡降特性電源主要通過調(diào)節(jié)外特性斜率來實(shí)現(xiàn)電弧電壓調(diào)節(jié)。

(2)焊接電流 平特性電源的電流的大小主要通過調(diào)節(jié)送絲速度來實(shí)現(xiàn)，有時(shí)也適當(dāng)調(diào)節(jié)空載電壓來進(jìn)行電流的少量調(diào)節(jié)。對(duì)于緩降或陡降特性電源則主要通過調(diào)節(jié)電源外特性斜率來實(shí)現(xiàn)。

送絲系統(tǒng)

送絲系統(tǒng)通常是由送絲機(jī)(包括電動(dòng)機(jī)、減速器、校直輪、送絲輪)、送絲軟管、焊絲盤等組成。盤繞在焊絲盤上的焊絲經(jīng)過校直輪和送絲輪送往焊槍。根據(jù)送絲方式的不同，送絲系統(tǒng)可分為四種類型:

(1)推絲式 推絲式是焊絲被送絲輪推送經(jīng)過軟管而達(dá)到焊槍，是半自動(dòng)熔化極氣保護(hù)焊的主要送絲方式。這種送絲方式的焊槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、操作維修都比較方便，但焊絲送進(jìn)的阻力較大。隨著軟管的加長，送絲穩(wěn)定性變差，一般送絲軟管長為3.5~4m左右。

(2)拉絲式 拉絲式可分為三種形式。一種是將焊絲盤和焊槍分開，兩者通過送絲軟管連接。另一種是將焊絲盤直接安裝在焊槍上。這兩種都適用于細(xì)絲半自動(dòng)焊，但前一種操作比較方便。還有一種是不但焊絲盤與焊槍分開，而且送絲電動(dòng)機(jī)也與焊槍分開，這種送絲方式可用于自動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊。

(3)推拉絲式 這種送絲方式的送絲軟管最長可以加長到15m左右，擴(kuò)大了半自動(dòng)焊的操作距離。焊絲前進(jìn)時(shí)既靠后面的推力，又靠前邊的拉力，利用兩個(gè)力的合力來克服焊絲在軟管中的阻力。推拉絲兩個(gè)動(dòng)力在調(diào)試過程中要有一定配合，盡量做到同步，但以拉為主。焊絲送進(jìn)過程中，始終要保持焊絲在軟管中處于拉直狀態(tài)。這種送絲方式常被用于半自動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊。

(4)行星式(線式) 行星式送絲系統(tǒng)是根據(jù)"軸向固定的旋轉(zhuǎn)螺母能軸向送進(jìn)螺桿"的原理設(shè)計(jì)而成的。三個(gè)互為120°的滾輪交叉地安裝在一塊底座上，組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤。驅(qū)動(dòng)盤相當(dāng)于螺母，通過三個(gè)滾輪中間的焊絲相當(dāng)于螺桿，三個(gè)滾輪與焊絲之間有一個(gè)預(yù)先調(diào)定的螺旋角。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的主軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)滾輪即向焊絲施加一個(gè)軸向的推力，將焊絲往前推送。送絲過程中，三個(gè)滾輪一方面圍繞焊絲公轉(zhuǎn)，另一方面又繞著自己的軸自轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)焊絲送進(jìn)速度。這種送絲機(jī)構(gòu)可一級(jí)一級(jí)串聯(lián)起來而成為所謂線式送絲系統(tǒng)，使送絲距離更長(可達(dá)60m)。若采用一級(jí)傳送，可傳送7~8m。這種線式送絲方式適合于輸送小直徑焊絲(φ0.8~1.2mm)和鋼焊絲，以及長距離送絲。

焊槍

熔化極氣體保護(hù)焊的焊槍分為半自動(dòng)焊焊槍(手握式)和自動(dòng)焊焊槍(安裝在機(jī)械裝置上)。在焊槍內(nèi)部裝有導(dǎo)電嘴(紫銅或鉻銅等)。焊槍還有一個(gè)向焊接區(qū)輸送保護(hù)氣體的通道和噴嘴。噴嘴和導(dǎo)電嘴根據(jù)需要都可方便地更換。此外，焊接電流通過導(dǎo)電嘴等部件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱和電弧輻射熱一起，會(huì)使焊槍發(fā)熱，故需要采取一定的措施冷卻焊槍。冷卻方式有:空氣冷卻，內(nèi)部循環(huán)水冷卻，或兩種方式相結(jié)合。對(duì)于空氣冷卻焊槍，在CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，斷續(xù)負(fù)載下一般可使用高達(dá)600A的電流。但是，在使用氬氣或氦氣保護(hù)焊時(shí)，通常只限于200A電流。半自動(dòng)焊槍通常有兩種形式:鵝頸式和手槍式。鵝頸式焊槍適合于小直徑焊絲，使用靈活方便，特別適合于緊湊部位、難以達(dá)到的拐角處和某些受限制區(qū)域的焊接。手槍式焊槍適合于較大直徑焊絲，它對(duì)于冷卻效果要求較高，因而常采用內(nèi)部循環(huán)水冷卻。半自動(dòng)焊焊槍可與送絲機(jī)構(gòu)裝在一起，也可分離。

自動(dòng)焊焊槍的基本構(gòu)造與半自動(dòng)焊焊槍相同，但其載流容量較大，工作時(shí)間較長，有時(shí)要采用內(nèi)部循環(huán)水冷卻。焊槍直接裝在焊接機(jī)頭的下部，焊絲通過送絲輪和導(dǎo)絲管送進(jìn)焊槍。

供氣系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)

供氣系統(tǒng)通常與鎢極氬弧焊相似，對(duì)于CO2氣體，通常還需要安裝預(yù)熱器和干燥器，以吸收氣體中的水分，防止焊縫中生成氣孔。對(duì)于熔化極活性氣體保護(hù)焊還需要安裝氣體混合裝置，先將氣體混合均勻，然后再送入焊槍。

水冷式焊槍的冷卻水系統(tǒng)由水箱、水泵和冷卻水管及水壓開關(guān)組成。水箱里的冷卻水經(jīng)水泵流經(jīng)冷卻水管，經(jīng)水壓開關(guān)后流入焊槍，然后經(jīng)冷卻水管再回流入水箱，形成冷卻水循環(huán)。水壓開關(guān)的作用是保證當(dāng)冷卻水未流經(jīng)焊槍時(shí)，焊接系統(tǒng)不能起動(dòng)焊接，以保護(hù)焊槍，避免由于未經(jīng)冷卻而燒壞。

控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由焊接參數(shù)控制系統(tǒng)和焊接過程程序控制系統(tǒng)組成。焊接參數(shù)控制系統(tǒng)主要包括:焊接電源輸出調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送絲速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、小車(或工作臺(tái))行走速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(自動(dòng)焊)和氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。它們的作用是在焊前或焊接過程中調(diào)節(jié)焊接電流或電壓、送絲速度、焊接速度和氣流量的大小。焊接設(shè)備的程序控制系統(tǒng)的主要作用是:

(1)控制焊接設(shè)備的啟動(dòng)和停止。

(2)控制電磁氣閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)提前送氣和滯后停氣，使焊接區(qū)受到良好保護(hù)。

(3)控制水壓開關(guān)動(dòng)作，保證焊槍受到良好的冷卻。

(4)控制引弧和熄弧:熔化極氣體保護(hù)焊的引弧方式一般有三種:爆斷引弧(焊絲接觸工件，通電使焊絲與工件接觸處熔化，焊絲爆斷后引燃電弧);慢送絲引弧(焊絲緩慢送向工件直到電弧引燃，然后提高送絲速度)和回抽引弧(焊絲接觸工件，通電后回抽焊絲引燃電弧)。熄弧方式有兩種:電流衰減(送絲速度也相應(yīng)衰減，填滿弧坑，防止焊絲與工件粘連)和焊絲返燒(先停止送絲，經(jīng)過一定時(shí)間后切斷焊接電源)。

(5)控制送絲和小車(或工作臺(tái))移動(dòng)(自動(dòng)焊時(shí))。

程序控制是自動(dòng)的。半自動(dòng)焊焊接啟動(dòng)開關(guān)裝在手把上。當(dāng)焊接啟動(dòng)開關(guān)閉合后，整個(gè)焊接過程按照設(shè)定的程序自動(dòng)進(jìn)行。程序控制的控制器由延時(shí)控制器、引弧控制器、熄弧控制器等組成。

程序控制系統(tǒng)將焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊槍和行走系統(tǒng)、供氣和冷卻水系統(tǒng)有機(jī)地組合在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的、自動(dòng)控制的焊接設(shè)備系統(tǒng)。除程控系統(tǒng)外，高檔焊接設(shè)備還有參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其作用是當(dāng)焊接工藝參數(shù)受到外界干擾而發(fā)生變化時(shí)可自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保持有關(guān)焊接參數(shù)的恒定，維持正常穩(wěn)定的焊接過程。

氣體保護(hù)焊與其它焊接方法相比，具有以下特點(diǎn):

(1)電弧和熔池的可見性好，焊接過程中可根據(jù)熔池情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù)。 (2)焊接過程操作方便，沒有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣。

(3)電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小。

(4)有利于焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化，特別是空間位置的機(jī)械化焊接。

(5)可以焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)和易形成高熔點(diǎn)氧化膜的鎂、鋁、欽及其合金。

(6)可以焊接薄板。

(7)在室外作業(yè)時(shí)，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護(hù)效果不好，甚至很差。

(8)電弧的光輻射很強(qiáng)。

(9)焊接設(shè)備比較復(fù)雜，比焊條電弧焊設(shè)備價(jià)格高。

氣體保護(hù)焊通常按照電極是否熔化和保護(hù)氣體不同，分為非熔化極(鎢極) 惰性氣體保護(hù)焊(TIG)和熔化極氣體保護(hù)焊(GMA W)，熔化極氣體保護(hù)焊包括惰性氣體保護(hù)焊(MIG)、氧化性混合氣體保護(hù)焊(MAG)、CO2氣體保護(hù)焊、管狀焊絲氣體保護(hù)焊(FCAW)。

氣體保護(hù)焊除具有一般手工電弧焊的安全特點(diǎn)以外，還要注意以下幾點(diǎn): (l)氣體保護(hù)焊電流密度大、弧光強(qiáng)、溫度高，且在高溫電弧和強(qiáng)烈的紫外線作用下產(chǎn)生高濃度有害氣體，可高達(dá)手工電弧焊的4^-7倍，所以特別要注意通風(fēng)。

(2)引弧所用的高頻振蕩器會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁輻射，接觸較多的焊工，會(huì)引起頭昏、疲乏無力、心悸等癥狀。

(3)氬弧焊使用的鎢極材料中的牡、柿等稀有金屬帶有放射性，尤其在修磨電極時(shí)形成放射性粉塵，接觸較多，容易造成各種焊工疾病。