焊接生产中常见的几种焊接方法介绍论文.doc

前 言电弧焊接是焊接方法中最主要的一个大类。特别是在水利、电力等能源建设领域应用非常广泛。按其工艺特点不同，电弧焊大致可分为手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和等离子弧焊等。随着工业和科学技术的发展，航天、原子能、电子、石油化工、海洋工程等行业发展迅猛，这些行业的发展促使焊接技术和方法不断改进。同时焊接技术的发展水平也成为一个国家工业和科学技术现代化法发展的一个重要标志。本课件典型电弧焊CIA课件设计主要是介绍焊接生产中常见的几种焊接方法，其中涉及了焊接设备、弧焊电源、焊接工艺等知识。同时介绍了常用的CO2气体保护焊焊接方法、埋弧焊焊接方法、钨极氩弧焊焊接方法、等离子焊接和切割焊接方法等。本课件是我同史俊同学共同设计的。其中李艳同学主要负责文本的编排和AUTHORWARE编程和设计。而我负责FLASH动画的制作。所以在下面的文字中我将主要作动画设计和CAD图的介绍。当然，我和史俊的工作是一个不可分割的整体我的工作离不开他的辛苦。因此，在写论文之前我得感谢他。本课件的制作离不开杜贤昌老师的指导，在此致以衷心的感谢！由于两个设计者的水平有限，时间仓促，本课件可能存在不少的缺点和错误。敬请批评指正。 2005-6-161 二氧化碳气体保护焊1.1 CO2气体保护焊焊接动画的制作步骤：1 启动Flash Mx 2004，并打开属性检查器，设置动画尺寸大小为600500频数为12背景颜色为蓝色。如图图1-12 选择“插入”“新建元件”，打开“创建新建元件”对话框。输入新建元件名为“焊枪”，“行为”为“图形”。利用工具栏中直线，颜料桶工具，绘制“焊枪”，见图。图1-23 选择“插入”“新建元件”，打开“创建新建元件”对话框。输入新建元件名为“电弧”，“行为”为“影片剪辑”。利用工具栏中直线、铅笔、颜料桶工具，绘制“电弧”，见图。图1-34 回到场景，双击图层1，重新命名为“焊件”。利用直线，矩形和颜料桶工具绘制“焊件”。颜色为黑色和灰色。图1-4 5 新建图层2,将元件“电弧”从库中拖到舞台最右段，并置于“焊件”之上。并在125帧之间每帧“插入关键帧”，使“电弧”从最右端移动到最左端，保持移动距离相同；同时选择刷子工具，填充颜色为橙红色，（橙红色代表熔池，）随电弧移动而向前移动。见图图1-5 6 制作按钮 打开“公用库”（见图），选择“播放”和“停止”按钮（见图） 图1-7在场景中，新建图层3，命名为“播放”。将“播放”按钮放到相应位置。新建图层4，命名为“停止”。将停止按钮放到相应位置。图1-6选择“播放”按钮，打开“动作”面板，输入命令on (release) play();图1-8选择“播放”按钮，打开“动作”面板，输入命令on (release) stop();图1-9最后，选择“控制”“测试影片”，查看影片效果，并做出相应修改。1.2 CO2气体保护焊的概述二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为保护气体的气体保护焊，简称CO2焊。1.2.1 CO2气体保护焊原理CO2焊接时，焊丝由送丝机构送出，焊枪和工件接触后产生电弧，电弧高温使金属局部熔化形成熔池，焊丝端部形成熔滴过渡到熔池。同时CO2气体喷出形成一层保护气流，使熔池和电弧区与空气隔离，随着焊枪的移动，熔池金属凝固后形成焊缝。1.2.2 CO2气体保护焊分类A按操作方法不同半自动焊：具有手工电弧焊的机动性适用于各种焊缝的焊接自动焊：CO2自动焊主要用于较长的焊缝及环缝的焊接；B按焊丝直径不同细丝CO2焊：通常细丝的直径小于等于1.2mm粗丝CO2焊：粗丝直径大于等于1.6mm。1.2.3 CO2气体保护焊的特点优点：1， 适应范围广：适宜各种位置焊接，薄板可焊到1mm左右。比气焊速度快，质量好，变形小。焊接厚板时，厚度几乎不受限制（采用多层焊）。2， 生产率高：CO2焊是一种高效焊接方法，电流密度大，CO2电弧穿透力强，熔深大且焊丝的熔化率高，所以熔敷速度快，生产率比焊条电弧焊高1-3倍。3， 焊接成本低：CO2焊与焊条电弧焊相比，能节约电能。如3mm厚的低碳钢板对接焊缝，每米焊缝可节约电能30%，25mm厚的低碳钢板对接焊缝，每米焊缝可节约电能60%。另外CO2气体来源广，价格低。因而，CO2焊成本只是埋弧焊和焊条电弧焊的40%-50%左右。4， 抗锈能力强，焊缝含氢量低，抗裂性好。5， 焊后不清渣，焊接时明弧，便于监控，可实现焊接过程的机械化和自动化。缺点：1， 焊缝成形不够美观，焊接时飞溅较大，且设备较为复杂，要求人员有较高的维护设备的技术能力。2， 抗风能力差。3， 弧光较强，焊接时注意劳动保护。1.2.4 CO2气体保护焊的应用CO2焊广泛用于车辆制造、造船、航天航空、石油化工机械、农机和动力机械等部门。主要用于焊接低碳钢和低合金高强钢，也可焊接耐热钢和不锈钢，焊接工件厚度范围较宽，可从0.5mm150mm。1.3 CO2气体保护焊设备CO2焊作为一种熔化极气体保护焊，其设备可分为半自动焊和自动焊两种。焊接设备又由焊接电源、送丝系统、焊枪及行走系统(自动焊)、供气系统、控制系统五部分组成。图1-101.3.1焊接电源（一）对电源外特性要求由于CO2电弧的静特性是上升的，所以平和下降外特性电源都可以满足电弧系统的稳定条件。弧压反馈送丝焊机配用下降外特性电源；等速送丝焊机则配用平或缓降外特性电源。（二）对电源动特性要求CO2焊采用短路过渡形式进行焊接时，要求焊接电源由较好的动态品质，其含义有两个方面：1、要有足够大的短路电流增长速度、短路峰值电流和焊接电压恢复速度。2、是当焊丝成分和直径不同时，短路电流增长速度要能进行调节。（三）工艺性要求CO2焊机除了能满足对电源的外特性及动特性要求外，还应具有良好的综合工艺性能，包括起弧性能、收弧性能、减小飞溅和改善焊缝成形等工艺性能。1.3.2送丝系统（一）送丝方式送丝机构的形式有多种，目前国内广泛采用的送丝系统有推丝式、拉丝式和推拉丝式。近年来，为适应不同情况焊接要求，出现了一些新型的送丝机构，如行星式送丝机构、双曲面滚轮行星送丝机构和脉动送丝机构。这里只重点介绍推丝式、拉丝式和推拉丝式。1、推丝式应用最为广泛，焊枪结构简单轻便，操作维修方便，由于焊丝要经过较长的软管，阻力较大，故送丝软管不能太长，一般在25m左右。图1-112、拉丝式拉丝式又分两种形式，一种是将焊丝盘和焊接手把分开，两者用软管相连，另一种是将焊丝盘直接装在手把上，去掉了送丝软管，送丝稳定性增加，但焊接手把重量增加，加重了焊工劳动强度。图1-123、推拉丝式推拉丝式送丝机构可将软管加长到15m左右，扩大送丝距离，一般来说，推拉丝式送丝方式中，推丝电动机是主要的动力来源，它保证了等速送进焊丝，拉丝电动机只起到拉直焊丝的作用，这就要求拉丝电动机动力要稍快于推丝电动机动力，且两者之间要保持一定的速率比。图1-13（二）影响送丝稳定性的因素送丝系统的稳定性一方面取决于送丝电动机的机械特性及调速电路的控制精度，另一方面和送丝过程中所受阻力有关。1、焊丝在送丝软管中的阻力 与以下因素有关：1)软管内径2)软管材料3)焊丝弯曲度4)软管弯曲度2、焊丝在导电嘴中的阻力导电嘴应有合适的孔径和长度，既要保证导电可靠又要尽量减少送丝阻力。3、送丝滚轮的影响送丝机构传送给焊丝的动力直接由送丝滚轮传递，动力的大小来源于送丝电动机。送丝滚轮表面形状有平面、滚花、V形、U形沟槽等，其中表面未滚花的V形或U形较常用。为了增加送丝力，滚轮直径不宜过小，一般为3840mm，通常用45号钢制造，并经淬火处理，以增加耐磨性。1.3.3 供气系统CO2半自动焊机中的供气系统由CO2气瓶、预热器、减压阀、干燥器及流量计等组成。1、CO2气瓶 CO2气瓶外通常漆成黑色，并标有CO2黄色字样。2、预热器 加热原因；瓶内液态CO2离瓶后变为气态，吸收大量的热，同时经减压体积膨胀，会使气体温度下降，易把气瓶阀和减压器冻坏，所以在经减压器之前须经加热器加热。3、干燥器用途：吸收CO2气体中的水分，避免焊缝中出现气孔；高压干燥器：接在减压器前面，低压干器装在减压器后面干燥剂：硅胶、脱水硫酸铜及无水氯化钙等。 4、 减压流量计 作用：将高压CO2气体变为低压气体，并调节气体流量；1.3.4焊枪CO2焊焊枪有半自动焊和自动焊之分，包括了用于大电流的重型焊枪和适于小电流、全位置焊的轻型焊枪。CO2焊枪基本由导电嘴、气体保护喷嘴、焊接软管、气管、焊接电缆及控制开关组成。如图11为一CO2焊枪：图114导电嘴是由铜和铜合金制成，因焊丝是连续送给的，所以焊枪必须有一个滑动的电接触管（及导电嘴），它将电流传给焊丝。导电嘴通过电缆与焊接电源相连，内壁光滑，孔径比焊丝大0.130.25mm，有利于焊丝送给和良好导电。喷嘴应使保护气体平稳地流出，并覆盖在焊接区。焊接软管应安装在接近送丝轮处，支撑和保护引导焊丝从送丝轮到焊枪。1.3.5控制系统作用：对CO2气体保护焊过程中的供气、送丝和供电等实施控制。1、对供气系统的控制 包括三个过程：引弧前提前12秒供气，以排除引弧区的空气，保证引弧区的焊缝质量；引弧以后，要保证整个焊接区的气流均匀可靠；在停止焊接以后，因熔池金属尚未冷却凝固，应滞后停气23秒，以继续保护弧坑区的熔池金属，可以防止空气的有害作用。2、对送丝系统的控制 实际是对微型送丝电动机的控制，要求电动机能完成对焊丝的正常运送和停止动作；焊前调整焊丝的伸出长度，均匀调节送丝速度等。3、对供电系统的控制 即对焊接主电源的控制，与送丝部分密切相关。供电接通可在送丝之前，或与送丝同时。停止焊接时，先停止送丝，后断电源，避免焊丝末端与熔池粘连，影响弧坑处焊缝质量。1.4 NBC-250（IGBT）型CO2气体保护焊机逆变式CO2焊机它采用高频逆变技术，具有传统弧焊无法比拟的优点。逆变电源体积小、重量轻、效率高,其动态响应素多的提高，使得它对焊接电弧动态过程的细微控制成为可能。采用相应的波形控制技术可以显著的减少CO2焊接过程的飞溅，改善焊缝成形，提高焊接工艺性能。下面以NBC7-250（IGBT）型逆变式焊机此为例，介绍其工作原理及主要特点。1.4.1 主要技术性能额定输出电流 250A额定输出功率 三相， 7.5Kva额定负载持续率 60%电弧电压调节范围 1436V电流调节范围 40250A电源的外形 500300300重量 45 kg1.4.2 主要特点1）焊接电源主电路采用半桥逆变式，只用一个IGBT模，降低了生产成本，避免了高频变压器的偏磁现象，提高可靠性。2）采用焊接电流波形控制，减少飞溅，改善焊缝成形，提高工艺性能。3）具有焊接参数一元化调节功能，可根据焊丝直径和焊接材料自动的调节焊接电流和电源输出电压之间的匹配关系。4）具有高电压、慢送丝引弧功能，引弧成功率高。5）具有填充弧坑、反之粘丝和去球功能。6）采用单片机控制，实现焊接程序控制，控制可靠性高。7）具有过 压、欠压、缺相、过流和过热等保护电路、焊机可靠性高。1.4.3 焊机组成及原理框图 （一）焊机组成 NBC7-250（IGBT）焊机由焊接电源、送丝机、焊枪、遥控盒和流量计等五部分组成。（二）原理框图 图1-151.4.4 主电路焊接电源分主电路和控制电路两部分。主电路采用半桥逆变式结构，控制电路以脉宽调制芯片为核心，辅以单片机控制，实现对电源输出特性和焊接程序控制。主电路有输入整流滤波电路、半桥逆变器和输出整流滤波电路等组成，其主要作用是进行交流-直流-交流-直流的功率转换，旨在减小变压器体积和改善电源的动态品质。其中由VI1、VI2组成的IGBT模块和高频变压器TD1是逆变器的核心部分，其作用是实现逆变降压和输出电压调整。逆变器采用半桥式拓扑结构，其工作原理图如下： 图116 主电路工作原理由此可见，通过VI1和VI2的交替开关和关断，在变压器TD1的一次线圈N1上便得到了交流电压U1，如图3所示。交流频率由功率管VI1、VI2开通与关断频率决定，焊机定为18kHz。获得的高频交流电通过高频变压器TD1降压，VD7VD8全波整流和直流电感L滤波变为适合于焊接的直流电源输出。 由于E、n为固定值，因此，改变占空比 的大小就可以调节电源输出电压值。目前逆变焊接电源主要采用定频率调脉宽（PWM）的方法改变输出。 1.4.5电源控制电路电源控制电路以脉宽调制器（PWM）为核心、通过电流、电压反馈信号与给定信号比较，获得宽度可以变化的脉冲信号，经过驱动电路控制主电路中功率开关器件的通断时间，即调节占空比，从而调节焊接电源的输出。在保证焊机安全工作的前提下，获得CO2焊所需要的电源输出特性。电源控制电路主要包括驱动电路、脉宽调制电路和外特性控制电路。（一）驱动电路驱动电路的作用是把脉宽调制器输出的两路脉冲信号进行功率放大，分别驱动功率开关管VI1和VI2，并且实现主电路和控制电路的隔离。优良的驱动电路十分重要，它能改善IGBT的开关性能，减小开关损耗，提高器件工作的可靠性。图117 电源驱动电路原理从内部结构上看，IGBT相当于一个由MOSTFET驱动的厚基极GTR，故其驱动特性与MOSTFET基本相同，属于电压驱动，具有驱动电路简单，驱动功率小等优点。脉宽调制芯片的两路输出脉冲信号Ua和Ub经过四个MOS管VM3-VM6组成的桥式电路进行功率放大，其中，VM3VM4为P沟道MOS管，栅极低电平开通。VM5、VM6为N沟道的MOS管，栅极高电平开通。当脉宽调制芯片没有脉冲输出时，VM3、VM4处于开通状态，VM5.VM6截止状态。截止状态。当Ua输出脉冲时,VM3和VM5的栅极是高电平，因此，VM3截止，VM5开通，+20V电源电流通过VM4、TD2、VM3和R12到地，TD2原边电压上正下负；同理，当Ub输出脉冲时，VM4截止, VM6开通，+20V电源电流通过VM3、TD2、VM6和R12到地，TD2一次电压下正上负。脉冲变压器一次电压经二次耦合输出。VS1、VS2为稳压管，其目的是脉冲宽调制芯片没有脉冲输出时，使VM3和VM4处于浅饱和状态，当PWM芯片输出脉冲Ua或Ub时，相应的MOS管VM3或VM4能够迅速关断，避免VM3和VM5、VM4和VM6之间发生直通现象。R12为限流电阻。脉冲变压器在此电路中起主、控电路隔离和能量传递作用。脉冲变压器TD2二次侧的驱动脉冲信号分两路，分别经过门极电阻后直接驱动IGBT。举其中一路为例，门极电阻由R13和R14两部分组成。根据驱动要求，为防止开通时di/dt的冲击和关断时拖尾电流以及由此可能导致的直通现象，在两端并联一个小电感，避免开通电流冲击；在R13两端反并联一个超快恢复二极管可，减少关断时的门极电阻，提高IGBT的关断速度。（二）脉宽调制电路脉宽调制电路是整个电源控制系统的核心。它与控制系统中的其他电路都有直接联系，其主要作用是将电压给定信号和电压反馈信号进行比较放大，根据给定与反馈的差值，输出相应宽度的脉冲信号，以调整电源输出电压的大小；同时，脉宽调制电路还接受欠压、过压、过流等保护信号，封锁输出脉冲，使焊机停止输出。另外，脉宽调制电路还具有软起动、死区设定等功能。图1-18焊机所用的PWM芯片为SG3526，芯片内部主要由误差放大器N1、振荡器N2、比较器N3、分相器N4和触发器N5等部分组成。给定电压U8与反馈电压Uf分别接至误差放大器N1的同相端和反向端，N1的输出电压UN1：UN1=（R18+R19）UR / R18R19Uf / R18UN1接至比较器N3的正相输入端；同时，振荡器N2外接电阻R20和C12,产生振荡周期T= R20. C12的三角波信号UN2,接至比较器N3的反相输入端,在UN1和UN2的作用下,N3输出一个脉冲信号,此信号的占空比随Ug变化，Ug越高，UN1越大，N3输出脉冲的占空比也就越大，这就实现乐脉宽调制。该脉冲信号经过分相器N4二分频后得到乐两个相位差1800的脉冲信号，并经图腾柱输出结构放大，得到所需的两路脉冲信号。开关频率由R20和C12决定，设定为18kHZ。为防止桥臂直通，设有死区时间，由R21和C12决定，为2s。另外，SG3526内部还具有软起动，复位和关短等功能，其内部电气结构图及外部管脚含义，从中可见，该芯片使用简单，只需要外接少量电阻电容，即可构成所需的脉宽调制电路。（三）电源外特性控制电路。NBC7-250（IGBT）型焊接电源外特性如图119所示，主要由空载电压AB段和短路峰值电流DE段组成，此外，为了减小焊接飞溅与改善焊缝成型，采用如图1-20所示的焊接电流控制波形。在t0t1的燃弧期间，燃弧电流为Ia；在t1时刻，熔滴与熔池发生短路，电源输出一段时间的小电流Ib；到了t2时刻，短路电流以设定速度上升至适当的峰值电流Ip下破断，减小焊接飞溅的产生。在短路过渡焊接电弧的不同阶段，在SG3526内部的误差放大器N1的正相输入端输入不同的电压给定，电源就能输出相应的不同电流。为了实现图的外特性形状和图的电流控制波形，设计电源外特性控制电路如图120所示。 NBC-250焊机电源外特性示意图 NBC-250焊机控制电流波形示意图图119 图120在SG3526的误差放大器的正相输入端，共有三路输入：1、由单片机输出的燃弧电压给定Ug1，通过R17接至N1的正相输入端；同时，在燃弧状态下，电压反馈Uf经RP1分压后通过R22和R18接至N1的反相输入端，因此，在这期间，电源输出受到电压反馈控制，输出图中的CD恒压段。2、反馈电流信号经运放N7反相放大后接至比较器N8的反相输入端；+Ucc电压经R28、R29分压后通过R27接至N8正相输入端。当反馈电流低于30A时，比较器N8输出正饱和电压，经D13、R26、R25分压后输出给定Ug2，Ug2经过R24接至N1的正相端，它提供了图中的电源空载电压AB段输出；当电流高于30A时，比较器N8输出状态翻转，二极管VD13截止，Ug2=0，不起作用。3、短路时，电子开关K1闭合，反馈电流信号Ufi经N7合N9两极反相放大后，通过K1、R23接至N1的正相输入端；同时，K1的闭合使N1反相端输入的电压反馈Uf接到地，不起作用。因此，在短路期间，电源受到电流反馈控制，输出恒流特性DE段，当电源输出电压小于15V、发生短路时，稳压管VS3截止，使得光耦VP截止，+Ucc通过R41向单片机申请中断，单片机响应中断，开始执行短路程序：输出时间宽度为（t2t1）的正脉冲到SG3526中误差放大器N1的反向端。该脉冲的作用相当于增大了反馈电流信号，因此，降低了电源输出，使得在短路初期，电源输出一段时间的小电流，如图中时间t1t2所示。由于该10脉冲作用时间较短，一般只有1ms左右，不会使熔滴的温度降低太多，但使熔滴与熔池接触处的电流密度降低，熔滴在表面张力的作用下顺利地在熔池表面铺展，避免了瞬时短路现象的发生。1.4.6送丝机调速电路送丝机调速电路原理如图121所示，由控制变压器TD3和二极管VD14VD17图121组成的整流电路给送丝电动机电枢电路供电，+Ucc经RP2分压得到送丝速度给定信号Ugs， Ugs经R42和R43运放N10的反相输入端，电枢电压反馈信号Ufs经R51也接至N10的反相端，Ugs与Ufs的差值经N10比例积分运算后，输出电压Uk，使晶体管VT7导通，整流电压经接至R52、VT7 ce级对C17充电。Uk越大，C17充电速度越快，经VU8输出触发脉冲越提前，VH导通角越大，送丝速度越快，由于采用了电枢电压负反馈，在一定的送丝速度给定下，送丝系统保持恒速送丝。送丝电动机的转停由单片机控制。单片机输出低电平，光耦VP饱和导通，VT9也饱和导通，继电器KC得电，其常开触点KC11闭合，送丝电机得电枢回路接通，送丝机开始送丝，否则停止送丝。图图122为了提高引弧成功率，NBC7-250（IGBT）型焊机采用慢送丝配合高电压引弧，电路中设有慢送丝和正常送丝转换开关K2，此转换开关由单片机控制。电位器RP2调节正常送丝速度（焊接电流），电位器RP3用来调整慢送丝速度。1.4.7 保护电路为了使焊机可靠工作，设有过流、过压和过热等异常保护电路。电源控制电路检测高频变压器地一次电流，同时，利用热敏电阻检测高频开关管和变压器的温度，当一次电路超过固定值、或开关管、变压器温度超过设定值时，输出一个低电平给PWM芯片得关断端，PWM芯片停止输出脉冲，电源停止输出，达到过流和过热保护得目的。缺相保护电路：三相输入中缺任何一相将造成焊机主电路无输出以起到缺相保护作用，焊接电源中分的主接触器的控制线圈接在三相输入电压的U相和W相，当缺U相和W相时，主接触器不动作，焊接电源无输入；同时，控制变压器的原边接在U相和V相，当缺U相或V相时，控制变压器去输出，控制电路不工作，所以，焊接电源亦无输出。1.5 CO2气体保护焊的工艺参数与飞溅控制1.5.1工艺参数CO2焊中，通常采用短路过渡和细颗粒过渡两种形式，目前我国应用最为广泛的是短路过渡形式焊接。不同直径焊丝CO2气体保护焊短路过渡焊接工艺参数焊丝直径(mm)0.81.21.6电弧电压(V)181920焊接电流(A)100-110120-135140-180不同直径焊丝细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围焊丝直径(mm)电流下限值(A)电弧电压(V)1.230034-451.64002.05003.06004.0750除了上述两种过渡形式外，还有介于两者之间的过渡形式，就是混合过渡（或称半短路过渡）形式，由于它熔滴过渡频率低，熔滴尺寸大，因此飞溅也大，但又和短路过渡相比，母材热量输入多，熔深较大，所以用于中等厚度的工件焊接。CO2气体保护焊对接接头焊接工艺参数焊件厚度（mm）坡口形式焊接位置垫板焊丝直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)气体流量(L/min)焊速(m/h)极性1-2I形平无0.51.23512017216121835直流反接I形立无0.50.83510016198152.54.5I形平无0.81.2100230202610152030I形立无0.81.070120172059I形平无1.21.62004002340152020421012I形平无1.635045032432025550V形平无1.21.620045023431525V形立无0.81.2100150172110151.5.2飞溅控制金属飞溅是CO2气体保护焊最主要的缺陷，目前减少飞溅的措施有以下几方面。1正确选择焊接工艺参数 对于每种直径的焊丝都存在这样的规律：小电流区飞溅小，进入大电流区飞溅也小，而中间区飞溅最大，因此，选择焊接电流时要避开飞溅大的电流区，另外，为减少飞溅，焊丝长度应尽可能缩短，焊枪前倾或后倾不要超过202短路过渡时限制金属液桥爆断的能量 可以通过在回路中串联电抗器、电阻或增大变压器的阻抗等办法限制电流的增长速度，从而降低液桥的爆断能量。3细颗粒过渡时在CO2中加入氩气 氩气可以改变纯CO2气体的物理性质和化学性质，因此能有效地减少金属飞溅。4采用低飞溅率的焊丝 这些焊丝有的是经CsCO3等活化剂进行活化处理，有的是降低了焊丝的含碳量，并适量添加Ti、Al等合金元素。2埋弧焊2.1埋弧焊动画制作过程介绍 图2-1 效果图步骤：1 启动Flash Mx 2004，并打开属性检查器，设置动画尺寸大小为800600频数为12背景颜色为白色。如图图2-22 选择“插入”“新建元件”，打开“创建新建元件”对话框。输入新建元件名为“轮”，“行为”为“影片剪辑”。利用工具栏中椭圆，颜料桶工具，绘制“轮”，见图。有击图层1第10帧，插入关键帧，然后将“轮”逆时针旋转360在1到10帧之间“创建补间动画”，制作旋转效果。图2-3“轮”效果图3 选择“插入”“新建元件” 打开“创建新建元件”对话框。输入新建元件名为“焊丝盘”，“行为”为“影片剪辑”。利用工具栏中椭圆，直线和颜料桶工具，绘制“焊丝盘”，见图。有击图层1第20帧，插入关键帧，然后将“焊丝盘”顺时针旋转360在1到20帧之间“创建补间动画”，制作旋转效果。图2-4“焊丝盘”效果图4 选择“插入”“新建元件” 打开“创建新建元件”对话框。输入新建元件名为“焊接小车”，“行为”为“影片剪辑”。利用工具栏中椭圆，直线矩形和颜料桶等工具，绘制“焊接小车”车体，然后将制作好的“轮”和“焊丝盘”拖到舞台。见左图图2-55 回到场景，双击图层1，重新命名为“焊件”。利用直线，矩形和颜料桶工具绘制“焊件”。颜色为黑色和灰色。图2-6“ 焊件”效果图6 新建图层2命名为“焊接”，将元件“焊接小车”从库中拖到舞台最右段，并置于“焊件”之上。并在125帧之间每帧“插入关键帧”，使“焊接小车”从最右端移动到最左端，保持移动距离相同；同时选择刷子工具，填充颜色为橙红色和黑色，（橙红色代表熔池，黑色代表焊剂）随小车移动而向前移动。见图图2-77 新建图层3重命名为“文字”。打开“文本工具”，选择字体为“华文行楷”，字号为50，字体颜色为黑色（见图）。图2-8再舞台上输入文字“自动埋弧焊焊接过程示范”（见图）图2-98 制作按钮 打开“公用库”（见图），选择“播放”和“停止”按钮（见图） 图2-11在场景中，新建图层4，命名为“播放”。将“播放”按钮放到相应位置。新建图层5，命名为“停止”。将停止按钮放到相应位置。图2-10选择“播放”按钮，打开“动作”面板，输入命令on (release) play();图2-12选择“播放”按钮，打开“动作”面板，输入命令on (release) stop();图2-13最后，选择“控制”“测试影片”，查看影片效果，并做出相应修改。2.2 自动埋弧焊概述埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的一种方法。埋弧焊可分为半自动埋弧焊，自动埋弧焊，多丝埋弧焊等。自动埋弧焊是最早获得应用的机械化焊接方法，该焊机能利用机械装置自动控制送丝和移动电弧，机械化程度高，适合焊接长的直线焊缝和较大直径的桶体纵，环焊缝等，当板厚增加和批量生产时，其优点尤为显著。2.2.1动埋弧焊的特点及应用 （一）埋弧焊和焊条电弧焊相比有如下特点：优点：1，生产率高：埋弧焊的电流可大到1000A以上，可比焊条电弧焊高5-7倍，由于连续自动送丝，没有辅助时间，所以生产率比焊条电弧焊可提高5-10倍。2，焊接质量高而且稳定：焊接时焊剂供给充足，电弧区保护严密，焊接参数可自动控制调节，故焊缝成形美观光滑，接头质量优良稳定。3节约金属及电能：采用自动焊时，焊丝金属没有飞溅，没有焊条头。20-25mm厚以下的焊件可不开坡口焊接，故可节约大量焊接材料和熔化金属的电能。4，改善劳动强度：焊接时没有刺眼的弧光，也不需要焊工用手操作，减轻了劳动强度，改善了作业环境。缺点：1，由于保护要求，须堆积颗粒状焊剂，因此自动埋弧焊主要适用于水平俯位焊缝焊接，也有采用特殊机械装置，保障焊剂堆敷在焊接区而不掉落，从而实施埋弧横焊，立焊，还有人研究过利用磁性焊剂实现埋弧横焊，仰焊，但应用均不普遍。2，由于目前埋弧焊焊剂的成分主要是氧化锰，二氧化硅等金属及非金属氧化物，同焊条手弧焊一样，难以用来焊接铝，钛等氧化性强的金属及其合金。3，由于机动灵活性差，焊接设备也比手弧焊复杂些，一般短焊缝显不出生产效率高的特点，一般只适合长焊缝的焊接。4，埋弧焊电弧的电场强度大，电流小于100A时电弧的稳定性差，因此不适合焊接厚度小于1mm以下的薄板。（二）埋弧焊的应用：由于埋弧焊有许多优点，在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机械及冶金机械制造业中得到广泛应用。可焊接的钢种有碳素结构钢，低合金结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。此外，用埋弧焊堆焊耐磨，耐蚀合金或用于焊接镍基合金，铜合金也较理想。2.3 自动埋弧焊焊丝、焊剂及选配2.3.1 自动埋弧焊焊丝埋弧焊及其他熔化极电弧焊焊丝与手弧焊焊条钢芯同属一个国家标准。埋弧焊所用焊丝有实芯焊丝与药芯焊丝。普遍使用的是实芯焊丝，常用直径为1.6-6mm。有特殊要求时图2-14使用药芯焊丝。根据所焊金属材料的不同，埋弧焊用焊丝有碳素结构钢焊丝，合金结构钢焊丝，高合金钢焊丝，各种有色金属焊丝和堆焊焊丝。按焊接工艺的要求，除不锈钢焊丝和有色金属焊丝外，焊丝表面均镀铜。镀铜层有利于防锈并改善导电性能。焊丝应注意分类保管，防止混用，错用。使用前应注意清除铁锈和油污。2.3.2自动埋弧焊焊剂（一）焊剂的作用及对其要求焊剂的作用与焊条药皮相似，埋弧焊过程中，熔化的焊剂产生气和渣，有效的保护了电弧和熔池，防止焊逢金属氧化，氮化及合金元素的蒸发和烧损，并使电弧过程稳定。焊剂还可以起脱氧和掺合金的作用并与焊丝配合使焊缝金属获得所需的化学成分和力学性能。为了保证埋弧自动焊焊逢质量，对焊剂的基本要求有：保证电弧的稳定燃烧；硫，磷含量要低;对锈，油及其他杂质的敏感性要小，以利防止焊缝中产生裂纹和气孔等缺陷，焊剂还要有合适的熔点，熔渣要有合适的粘度，以保证焊缝成形良好，且又具有良好的脱渣性；焊剂在焊接过程中析出的有害气体应尽可能少；吸潮性小，并具有合适粒度和足够的颗粒结合强度，以利焊剂重复使用。（二）焊剂的分类及牌号1、分类焊剂的分类方法很多，例如按制造方法可以分为熔炼焊剂和非熔炼焊剂，非熔炼焊剂又可分为粘结焊剂和烧结焊剂；按化学成分可以分为高硅焊剂，中硅焊剂，低硅焊剂等等；按化学性质可以分为氧化性焊剂，弱氧化性焊剂，惰性焊剂；按颗粒结构可以分为玻璃状焊剂，结晶状焊剂；浮石状旱季；按熔渣的碱度可以分为酸型焊剂、中性焊剂、碱性焊剂等。2、牌号（1）熔炼焊剂的牌号：根据焊接材料产品样本的规定，熔炼焊剂牌号的表示方法如下HJX1X2X3其中HJ表示焊剂X1表示焊剂中氧化镁的平均含量X2表示焊剂中二氧化硅和二氟化钙的平均含量X3表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、29顺序排列，同一牌号焊剂有粗细两种颗粒度，如果是细颗粒，在末尾还要加一“细”字。（2）烧结焊剂的牌号：烧结焊剂牌号的表示方法如下SJX1X2X3其中SJ表示烧结焊剂X1表示焊剂熔渣的渣系类型X2X3表示同一渣系类型焊剂中不同的牌号，按01、02、0309顺序排列。2.3.3 焊丝和焊剂的选配为获得高质量的埋弧焊接头，同时又尽可能降低成本正确选配焊丝和焊剂是十分重要的。低碳钢埋弧焊可选用高锰高硅型焊剂，配用H08MnA焊丝，或选用低锰，无锰型焊剂，配用H08MnA,H10Mn2焊丝，也可选用硅锰型烧结焊剂，配用H08A焊丝。低合金高强度钢埋弧焊可选用中锰中硅或低锰中硅型焊剂，配用适当强度的低合金高强度钢焊丝。也可选用硅锰型烧结焊剂，配用H08A焊丝。耐热钢，低温钢，耐蚀钢埋弧焊时，应选用无锰或低锰，中硅或低硅型熔炼焊剂。或者选用高碱度烧结焊剂配用相近钢种的合金钢焊丝。铁素体，奥氏体等高合金钢埋弧焊时，一般选用高碱度烧结焊剂或无锰中硅中氟，无锰低硅高氟焊剂，配用适当的焊丝2.4 自动埋弧焊机2.4.1自动埋弧焊机的分类自动埋弧焊机按照使用电源、用途、电极数目及形状、送丝及行走方式可将其分类，分别为：1、按电源分可分为直流埋弧焊机和交流埋弧焊机以及交直流两用埋弧焊机。2、按用途分可分为专用和通用两种。3、按电极数目可分为单丝、双丝和多丝自动埋弧焊机。4、按电极形状可分为丝极和板极埋弧焊机。5、按送丝方式可分为等速送丝方式和变速送丝方式两种。6、按行走方式可分为小车式、门架式和悬臂式三种。此外，还有一种半自动埋弧焊机，只有自动送丝，电弧移动仍由焊工操作，因工人劳动强度大，目前国内已很少见。2.4.2 自动埋弧焊机的结构特点自动埋弧焊机通常由机械、电源和控制系统三个主要部件组成（一）机械结构自动埋弧焊机的机械结构由送丝机头、行走小车、机头调节机构、导电嘴以及焊剂回收器等组成。图2-151、送丝机头 用来把36mm焊丝自动送入电弧焊接区，它由送丝驱动系统、送丝滚轮及压紧机构、矫直滚轮等组成。2、小车行走机构 它由行走电动机、两级蜗轮减速器、爪行离合器、行走轮及车架等组成。3、机头调节机构 为使焊机能够适应各种不同类型焊缝焊接，并使焊丝对准焊缝，送丝机头应有足够的调节自由度。4、导电嘴 自动埋弧焊常用的导电嘴有三种类型，如图所示，其中偏心式用于2mm以下细焊丝，滚轮式、夹瓦式均利用螺钉压紧弹簧产生接触压力，适用于3mm以上的粗焊丝。夹瓦式应用效果较好。(见图)图2-165、焊剂回收器 通用小车式自动埋弧焊机均不带焊剂回收器，焊剂回收工作一般由手工完成，门架式、悬臂式专用焊机常带焊剂回收器，其结构有吸入式，吸压式等多种，靠外接0.30.5Mpa压缩空气或内装抽空机、真空泵驱动。（二）自动埋弧焊电源依焊件材质及焊剂型号不同，自动埋弧焊可选用交流或直流电源，低碳钢或低合金结构钢焊件配用“HJ430”时均优先选用交流电源，若用低锰低硅焊剂，则应选用直流电源，且直流电源通常用反接，以获得较大熔深。自动埋弧焊电源外特性可依送丝方式不同而异，等速送丝或焊接电流反馈变速送丝式可选用缓降或平特性电源，电弧电压反馈变速送丝式则应选用陡降外特性电源，常用电源型号有：交流BX21000、直流ZXG1000R、ZP51250等。（三）自动埋弧焊机控制系统通用小车式自动埋弧焊机控制系统由送丝行走驱动控制、引弧或熄弧程序控制、电源外特性控制等环节组成，控制系统的主要控制元器件通常安装在一专设控制箱内，但总还有一部分控制元器件需装在控制盒或焊接电源箱内，使用时必须按生产厂商供给的外部接线安装图把它们连接成一个整体。2.4.3 MZ1000型自动埋弧焊机1、用途焊接开坡口或不开坡口的对接焊缝、角接焊缝等，此种焊缝可位于平面15度的斜面上。2、技术规格型号 MZ-1000型电源电压 380V控制线路电压 交流36V、直流18V焊接电流 400-1200A送丝速度（当弧压=35V时） 1.5-2m/min焊丝直径 3-6mm焊接速度 15-70m/h焊丝盘容量 12kg焊剂漏斗 12kg3、电路组成图217上图217所示为MZ-1000型埋弧自动焊机配用交流电源时的电路原理图。（1） 焊接电源 电源为BX2-1000交流弧焊机，它的是电抗器DK铁芯可通过异步电动机TD的拖动机构来移动，FD为冷却用风扇电动机。（2）焊接小车拖动电路 由发电机XF-电动机XM系统拖动，SF有一个它激线圈Q5和一个串激线圈Q3、Q3、Q2由电弧电压或控制变压器B2供给激磁。SD有一个它激线圈Q5和一个串激线圈Q6，XD有一个它激线圈Q7。（3）送丝拖动电路 由发电机SF-电动机SD系统拖动，SF有二个它激线圈Q1、Q2，二个串激线圈Q3、Q3，Q2由电弧电压或控制变压器B2供给激磁。SD一个它激线圈Q4。SF和XF均由三相异步电动机YD拖动。4、控制系统工作原理 空载调整接通K1，FD起动（冷却风扇）；YD起动，SF、XF转子开绐旋转；控制变压器B1、B2获得输入电压，单相整流器D1D4有直流输出。K3放在向左或向右位置，K2放在空载位置（接通）并合上离合器，XD获得XF供给的转子电压带动小车移动，移动速度可借W1调定。由此可选定焊接方向及焊速。焊接时，庆把K2拨到焊接位置（断开）。按下AN1，Q2从D5D8获得激磁电压，则SF运转并输出电压（极性由Q2激磁电方向决定）供给SD转子使其转动，焊丝下送。按下AN2时，Q1获得激磁电压，则SF运转并输出电压（极性由Q1激方向决定）供给SD，则焊丝上抽。需要注意的是：1）SD的空载速度是不能调节的，且SD转子电路串联着R2，这时SF的串联激磁Q3又被CJ的常闭触头短路着，因此空载时送丝与退丝速度都比较慢。2）如果控制箱三相进线相序不恰当，YD反转。这时按下AN2时会发生焊丝下送，按下送，按下AN1时焊丝上升，此时应调换YD进线相序，否则起动时焊机将不能正常工作。按下AN3（AN4）或AN5（AN6），则J1或J2动作，TD正转或反转带动DK铁芯移动，用以调节电源外特性（焊接电源）。K4起调节电弧电压反馈深度的作用。K4使R1短路时弧压反馈深度增加，其他条件不变时，焊丝送进增快，电弧长度缩短，电弧电压降低，适用于细焊丝焊接。 焊接起动和停止（1）准备 按上述方法预调焊接电流、焊速、送丝速度，并使焊丝跟工件轻微相接触，K3放在预定的焊接方向，K2放在焊接位置，然后打开焊剂漏斗阀门，使焊剂堆敷在起焊点。（2）焊接 按下AN9。 还需注意的是：焊接时，Q3串联激磁方向跟Q2激磁方向相同，因此Q3的接入将使送丝发电机SF处于加复激状态，这将有助于提高送丝时发电机一电动机拖动系统的机械特性硬度，使送丝阻力波动时送丝速度波动减小。正常焊接时的瞬时送丝速度将由Q1和Q2的激磁电压确定，其工作原理如前所述。所以，当调节电位器W2时，Q1的激磁变化，这样可达到调节电弧电压的目的。按AN9前，如果焊丝跟工件未接触，则按AN9将先送焊丝。只有当焊丝送进至接触工件时，才会发生上述回抽引弧。若焊丝送进时被焊剂住而不能与工作接触，则回抽过程就不可能艰生，电弧也就引不起来。按AN9前，若焊丝与工件顶得很紧，回抽引弧也可能不可靠，这是因为焊丝接触面积过大，短路电流不能形成迅速局部加热，致使电子发射引弧条件不成熟。 （3）停止 按下AN10（AN10是两次按钮），停止控制. 5、MZ1000型焊机的外部接线图图2182.5 单丝自动埋弧焊实施方法及工艺参数2.5.1 焊前准备1， 坡口设计及加工 板厚小于14mm可不开坡口，装配时留适当间隙；板厚为1422mm一般开“V”型坡口；板厚为2250mm时开“X”型坡口；锅炉汽包等压力容器还常采用“U”型及双面“U”型坡口。坡口加工方法常采用刨边机、气割机等。2， 焊前清理 用喷沙等方法清除表面锈斑、油污、氧化膜。3， 装配点固 为保证间隙均匀性和减少错边，装配时需定位焊，直缝还需加引弧板及熄弧板。 2.5.2实施方法及工艺参数1、平板对接焊缝（一）悬空焊接法 反面不加衬托，用于间隙小于1mm且不开坡口的焊缝，正面焊接电流小于反面焊接电流，焊速相反。（二）焊剂垫法 主要用于双面自动埋弧焊。（三）其他工艺垫板法 薄钢带、石棉