船舶气电立焊工艺与参数控制

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1、船舶气电立焊工艺与参数控制武汉船舶职业技术学院周飞霓（1）气电立焊原理简述：气电立焊(英文简称EGW)技术是一种配备专用的药芯焊丝，以CO2气体保护进行立向上对接焊的自动化焊接工艺，用于焊接垂直或接近垂直位置的焊接接头；焊接时，电弧轴线方向与焊缝熔深方向垂直。在焊缝的正面采用水冷铜滑块、焊缝的背面采用水冷档排(或衬垫)（图1、图2）使用药芯焊丝送入焊件和档块形成的凹槽中，熔池四面受到约束，实现单面焊双面一次成形的一种高效焊接技术；（2）气电立焊的特点：工艺过程稳定、操作简便、焊缝质量优良（图3）、生产效率比手工电弧焊高10倍以上,因此这种方法在船体焊接应用中不断发展,现在已具

2、备单丝、双丝（图4）两种送丝方式。采用单丝还是双丝主要根据所焊船体的板厚来确定，图5则给出了如何根据板厚范围来确定送丝数；冷却水水冷铜滑块熔池焊缝保护气水冷铜滑块固定的焊剂垫或水冷铜挡排保护气水冷铜滑块熔池焊缝图1单丝气电立焊原理图一图2单丝气电立焊原理图二板厚：35mm焊根：8mm板厚：80mm焊根：8mm板厚：80mm焊根：10mm图3气电立焊焊缝宏观组织5第二根丝第一根丝固定垫板熔池焊缝保护气水冷铜滑块图4双丝气电立焊原理图板厚（mm）图5焊丝数的选择单丝EGW双丝EGW双丝焊时，第一根焊丝需要沿焊缝的熔深方向进行摆动；（3）气电立焊工艺要点：1）焊缝背面垫板（相对焊机

3、操作台）形式可有三种垫板形式:①背面用陶瓷衬垫,正面用水冷铜滑块强制成形的方法；②焊缝双面均采用水冷铜滑块强制成形的方法；③不用外加气体、采用自保护药芯焊丝单面水冷铜滑块强制成形法；注意，三种方法的焊接材料都有所区别；2）气电立焊关键参数的控制气电立焊的焊接位置垂直或接近于垂直方向，电弧轴线方向与母材熔深方向成直角，熔化的焊丝金属堆积迭加，熔池不断水平上移形成焊缝，其熔深产生所需热量的传递方式与其它电弧焊有所不同。气电立焊焊接电弧产生的热量主要流向三个方向：熔化焊丝、熔化母材、滑块吸收；①母材坡口截面积控制是影响熔深的主要参数之一：熔深反映了坡口两侧母材的熔化量，直接决定了焊

4、接质量。增加坡口截面积就增加了焊接线能量，导致熔深增加。熔深的大小由熔池过热金属的过热度即温度梯度决定；影响熔池熔融金属的过热度的因素也就是影响熔深的大小的因素；②线能量控制对于一般电弧焊焊接线能量为E=IU/Vw；对于气电立焊，焊接时采用等速送丝、大电流密度、较高的电弧电压，其送丝速度等于熔化速度熔化速度正比于向坡口填充金属的速度，经推导可得焊接线能量为E=ki.U.S式中ki为焊丝熔化系数、S为坡口截面积。增加电弧电压可增加焊接线能量；5③冷却速度控制当焊接规范和坡口参数确定后，焊丝和母材吸热可以认为是不变的，而强制成形的铜滑块吸热，则随冷却介质水变化较大。水的温度、水的

5、流量对吸热影响很大，低的水温和大的流速水带走的热量，远大于高水温低流速的情况，所以在焊接厚板时应减少水流量；焊接薄板时可增加水的流量；通过调节水流量来调节熔池的冷却速度可有效的控制熔深的大小；由于气电立焊熔池与普通未受约束的焊接熔池状态不同熔深的形成方式以及影响熔深的因素也就不同；表1给出了两种厚板EGW焊接工艺参数，供参考。板厚焊根隙焊丝数丝速电流电压焊速线能量表1典型EGW焊接工艺参数3）几种实用焊接材料①目前国内用量较大的是神户制钢公司生产的DWS—43G和DWS—60G型药芯焊丝,这两种焊丝经使用证明焊接时电弧稳定,飞溅很小,气渣保护良好,焊缝质量均匀稳定,是质量优良

6、的药芯焊丝。使用该焊丝，同时焊缝背面要配用KL—4GT型陶瓷衬垫,在衬垫表面覆盖一层玻璃布,可使衬垫与钢材紧密相贴,防止跑渣。在衬垫的背面还有一块钢板,便于在装配衬垫时用钢楔子将衬垫与钢板压紧,避免陶瓷衬垫破碎；②自保护自动立焊焊丝一般采用林肯（Lincoln）公司NR431药芯焊丝。自动立焊工艺大都在露天或高空场合施工,在有大风的情况下,自保护焊可以不因风的影响而停止施工。另外,目前自保护立焊设备的价格也要比气保护立焊设备的价格低的多；国外在开发气电立焊时，都是将焊接设备与焊接材料一并配套考虑，这是出于保护产品的专利权和商业利益；但从另一角度看，增加了我们自身技术开发困难，

7、因此，要加强焊接技术研制和焊接工艺实验的工作，使国产焊接材料能在气电立焊应用中，占一席之地；5(4)气电立焊设备送丝轮焊丝摆动出水进水焊嘴保护气入口熔池保护气移动水冷壁焊丝出水进水焊枪导丝管移动水冷壁焊嘴保护气出口熔池保护气入口图6气电立焊设备构成图（1）气电立焊设备主要组成气电立焊设备主要组成部分包括（图6、图7）：①携焊机头升降的机械系统；②快速送丝系统；③水冷强迫成型系统；④焊接电源及供（保护）气系统；⑤焊枪及焊枪摆动控制系统；⑥焊接过程自动控制系统；（2）对船体气电自动立焊机的要求气电自动焊最适