全位置焊接工艺参数实例

管道全位置焊接打底焊工艺研究摘要：从单焊道全位置区段、送丝行为、焊接弧长（电压）、电流行为分析、工艺试验与接头检验等几方面介绍管道全位置打底焊工艺特点，其研究成果对全位置焊接机的制造与调试具有普遍指导意义。LL'机的制造与调试具有普遍指导意义。LL'关键词：区段分析送丝行为焊接弧长工艺试验在厚壁管全位置焊接过程中，打底焊技术是保证焊接质量的关键。我们通过分析全位置管焊机工艺特点，制定切实可行的焊接工艺参数。即根据所焊管材材质、直径、壁厚，选择焊丝材质、直径，确定所焊管道组数，再将每一道分8个区。这8个区焊接工艺参数可以一样，也可以不一样，这取决于实际焊接过程需要，实际上是把一个焊接程序分为若干段，每段的指令规范都是按各区需要输入的。工艺参数选择方法讨论1.区段分析在图1中，1,2区处于下坡焊位置，熔化的铁水位于钨极前方向下流淌，此时峰值电流应比平焊时稍大，以利于电弧吹开铁水去熔化其下的钝边部分母材，电压适中；3,4区属于仰焊位置，由于重力作用，送丝速度应比平、立焊时慢些，以利熔滴过渡；5,6区段处于上坡焊位置，熔化的铁水向下流淌位于钨极后方，钝边直接暴露在电弧之下，为防止烧穿，5,6区的电流应比其他各区都要小。且送丝速度应该加大，以填补电弧熔化钝边后向下流淌的母材金属，此时电压也应比3,4区有所提高。7,8区基本处于水平位置，电压、电流均可比5,6区稍大，送丝正常即可。图1单焊道全位置分区2・送丝行为分析在全位置焊中，为了进一步加强对熔池的控制，采用送丝与脉冲电流与钨极摆动同步控制技术，即脉冲电流峰值与钨极摆动左右端点停留时间、送丝速度峰值同步，脉冲电流基值与钨极摆动中间运行时间、送丝速度基值同步。保证焊丝熔化充分，避免送丝干扰电弧电压，影响弧长调节精度。送丝速度对焊缝成形影响很大，当送丝速度过大时，会使送丝速度大于熔化速度，未熔化的焊丝会穿过焊接弧柱区，成段烧断，破坏焊缝成形,影响焊接质量。同时也干扰焊接电弧电压，造成弧长调节紊乱，影响焊接过程正常进行。当送丝速度过慢时，造成填充金属量不足，易形成咬边。当送丝速度不稳定时，易使焊缝高低不平宽度不均，波形粗劣。在全位置焊中送丝速度的及时变化很重要，在下坡焊与仰焊时送丝速度应较平焊略慢，在上坡焊时送丝速度应较平焊略快，填充熔池下淌金属。焊接时要求焊炬、焊丝与工件之间保持正确的相对位置（图2），防止焊丝与高温的钨极接触烧损钨极，影响钨极发射电子能力与电弧稳定性，若送丝角度太大，焊丝端部可能会有一部分插入熔池中，使焊丝熔化速度较原有给定送丝速度变慢，焊丝端部会插入熔池底部，影响焊丝正常送进，破坏焊缝成形与焊质量。若送丝角度太小，钨极摆动焊丝会与熔池前端焊道刮擦，使焊丝发生颤动，造成熔滴飞溅，影响焊接过程正常工作与焊接质量。图2焊炬焊丝进入熔池的位置3.焊接弧长（电压）、电流行为分析脉冲焊接电流在焊接上的一个重要应用就是实现单面焊双面成形，由焊接电压流峰值保证背面熔透，焊接电流基值防止烧穿。本文中的全位置自动tig管焊机采用钨极摆动脉冲tig焊工艺，焊枪实际运动轨迹如图3所示。图3钨极摆动脉冲TIG焊钨极的运动轨迹从图3可以看出，在钨极摆动到端点（5至4与3至2区间），焊接电流为峰值I;而在钨极摆动过程中p（4至3与2至1区间），焊接电流为基值Ib。由电弧静特性曲线可以看出（如图4所示），峰值电流I与基值电p流I分别对应了两个弧压U与Uo从图5还可以观察b p b到，弧压随电流的变化不是瞬间的，而且存在一个小的振荡现象。脉冲交变的前沿振荡时间约为几个毫秒。h11图4脉冲焊时的电弧电压图5脉冲焊时电弧电压波形不难分析，仅取电压作为控制参量，如果只设定一个电压值，对应基值、峰值电流会有两个电弧长度，操作机使用自动添丝，两个电弧长度是我们不希望的。于是设计可以设定两个压值，分别对应基值、峰值电流，只要两个电压值设定合理，两个电流会有一个电弧长度。同时也可通过设定不同电压值的方法，设置基值、峰值电流对应两个电弧长度，且基值、电弧长度可控，以实现变弧长控制。在窄间隙U形坡口全位置焊中，由于导轨安装精度与坡口加工精度的限制，导轨与环缝不可能处处平行，焊接过程中钨极的摆动中心常偏离焊缝中心，使钨极摆动中有一端点离焊道侧壁过近，按照弧压最小原理，将在钨极尖端与侧壁之间建立电弧，弧压下降，此时若以峰值时弧压参量控制弧长，焊枪将上提，但由于上提中钨极尖端与焊道侧壁间的距离几乎不变，使焊枪持续上提直至钨极回摆。上述现象的后果是：1）无法实现钨极摆动过程中，两端电弧短，中间电弧长的工艺性能；2）弧长的大范围变化使焊丝不能送入熔池，熔池难以保持.3）焊枪的上下剧烈运动，使熔滴易飞溅到钨极，钨极失去尖端放电的特性，弧长控制紊乱。这一问题一般可以通过横向摆动装置调整焊枪横向位置解决。通过分析可以发现，如果钨极摆动在两端停留时间短，如图3所示，钨极在两端沿焊道的移动距离L2乙很小，弧长几乎不会变化，则峰值电流不会调整弧长，即可防止电弧爬壁现象。本焊机弧长控制模式有如下两个选择：1)仅在基值电流控制弧长；2)依据两个电流值来控制弧长。第1种方式应用于坡口内，可避免电弧爬壁现象。由图3可以看出，电流基值区间钨极尖端在焊道表面的位移一般大于峰值区间的位移，仅依据基值电流来控制弧长相对合理且实用。但这种控制方式毕竟忽略了峰值电流区间的弧长控制，所以峰值电流区间钨极沿焊道的位移不可过大，即钨极摆动在两端的停留时间不能过长，且焊速不宜过大。经实焊发现，正常焊速(v200mm/min)下，如果钨极摆动选择两端停留时间与中间摆动时间相同，当钨极摆动频率大于0・5Hz,此方法能保证焊接过程中弧长稳定。第2种方式应用于坡口盖面焊。控制两个电压参量的差别，可实现变弧长调节。实焊发现，在坡口盖面焊中，峰值电流区间时电弧短，基值电流区间电弧长，长弧与短弧差控制在1mm以内，焊接效果较好。应用这种弧长控制方式要注意：1） 弧压随电流的变化不是瞬间的，弧长控制时要避开弧压在脉冲交变时的前沿振荡。2） 由于弧长调节响应速度有限，为了实现有节奏的变弧长调节，磚极摆到两端时，焊枪要有足够的时间下调至短弧，磚极在摆动中，焊枪要有足够的时间上拉至长弧。实焊证明，如果磚极在两端点的停留时间与中间的摆动时间相同，当摆动频率大于2Hz难以实现有节奏的变弧长调节。本控制单元能根据主机的设定值选择弧长控制模式，结合对焊接电源的控制，不难用单片机程控制实现本单元的控制功能。综合考虑，虽然各区可按需要设定焊接工艺参数，但为了保持焊缝成形的连续性，使其波纹均匀美观，相邻各区之间的参数不宜过大，即区与区之间过渡应缓慢，实际施焊中，6,7区之间过渡时经常出现烧穿现象，所以电流增长不能很大，并采用增加电压的方法来过渡。工艺试验与接头检验表1所示为两组经实焊证明较合适的焊接规范，分别用于打底焊与盖面焊过程。焊接实验采用12Cr1MoV钢管，管壁厚35mm,管径325mm,U型坡口开口处宽16mm，根部宽13mm。打底焊后，依次设定对口中间层及盖面层焊接工艺参数，完成接头焊接任务。经超声波探伤与接头机械性能检验、金相检验，焊缝质量检验均符合使用要求。表1焊接规范一览表焊接工艺参数打底焊盖面焊焊接峰值电流220A240A焊接130A210A

基值电流焊接峰值电流电压9.4V10.10V焊接基值电流电压9.2V9.5V钨10°20°

极左摆角钨极右摆角10°20°中间摆动时间0.3s0.6s两_uii端停留时间0.3s0.4s

焊接速度120mm/