二氧化碳半自动焊焊接技术在金属结构焊接行业中的应用

来源:用户上传      作者: 王 喆 程 军

　　1、二氧化碳焊接技术发展史
　　
　　二氧化碳焊接技术发展与金属结构制造状况密不可分。上世纪50年代初期,二氧化碳气保焊技术一经开发,就应用于金属结构制造,并伴随着焊接结构设计、制造技术水平的不断提高,逐渐成为金属结构焊接的主要方法。其高效、优质、自动化的技术特点,具有良好的应用条件,并且极大地推动了金属结构焊接技术的发展,在焊接技术发展史上书写了辉煌的一页。
　　
　　2、二氧化碳气保焊技术的主要特点
　　
　　通过多年研究与应用实践,二氧化碳气保焊技术的主要特点概述为以下几点:
　　2.1　生产效率高
　　二氧化碳气保焊能够实现较大的焊接电流,采用Ø:1.2mm实心焊丝,焊接电流最大可达到350A,Ø:1.6mm药芯焊丝的焊接电流可达到500A,电流密度通常为100-300A/mm 2,电弧热量集中、焊丝熔化速度快、熔敷系数高,而且保持连续焊接,从而提高焊接生产效率,二氧化碳气保焊可比手工电弧焊提高工作效率1-5倍。
　　2.2　焊接质量好
　　二氧化碳气保焊的自动化程度高,电弧自身调节作用强,焊接过程中电弧稳定性好,人为干扰因素少。电弧可持续燃烧,整条接头少,金属组织致密,焊接质量稳定。同时二氧化碳气保焊电弧气氛氧化性强,对焊件表面油,锈敏感性低,焊缝金属扩散氢含量低,大大提高了焊接头力学性能和抗裂性能。
　　2.3　二氧化碳气保焊技术改良了焊接接头形式
　　二氧化碳气保焊技术改良了焊接接头形式和焊接坡口形式。二氧化碳气保焊接的焊接熔深较大,在T形接头形式设计时,当熔深增大时,在保证焊缝金属承载面积保持不变时,焊脚尺寸往往可以减少。在对按接头设计时,二氧化碳气保焊与手工电弧焊相比,焊接坡口角度一般可以减少5°-10°,当采用单边V形坡口对接焊时,坡口角度为45°,采用锥形喷嘴,就可以使根部焊透,并使焊缝熔合很好,从而有效地减少填充金属量,减少焊接作业时间和焊接材料消耗。
　　2.4　能源利用率高
　　二氧化碳气保焊的电弧密度高,电弧能量大多有效地用于焊接材料熔化及母材金属的熔合,获得每千克熔敷金属的耗电量较低,Ø:1.2mm-Ø:1.6mm实心焊丝约为1.8-2.0为kWh/kg;Ø:1.2mm-Ø:2,4mm药芯焊丝为2.1-2.4KWh/kg,能源利用率高,因此,二氧化碳气保焊推广应用有利于节省能源,可比手工电弧焊节电50%-60%,从而减少了能源浪费。
　　2.5　焊接规范参数调节范围大
　　二氧化碳气保焊同一规格尺寸的焊丝可采用焊接规范参数变化范围较大,如Ø1.2mm实心焊丝,其焊接电流调节范围可以为60-350A,从而使二氧化碳焊接设备、材料具备较好的适应金属结构产品的变化能力,减少了储备焊接材料规格和重量,有利干焊接质量控制和管理。
　　
　　3、二氧化碳气保焊技术应用状况
　　
　　二氧化碳气保焊技术在大型金属结构制造企业中广泛使用,在中、小型企业中局部使用,制造的金属结构种类大大增加。
　　随着机械行业骨干企业焊接技术改造,二氧化碳气保焊技术在大型金属结构制造中广泛采用。如:太原重型机械(集团)有限公司、第一重型机械有限公司、大连重工集团有限公司等企业,二氧化碳气保焊完成的焊接金属结构已占其重量的50%-80%,在大型金属结构企业中发挥着不可替代的骨干作用。
　　在中、小型企业中推广应用与所在地区、所处行业、产品结构特点等因素有较大关系,在焊接技术较为发达的地区、焊接结构较多的企业、技术含量较高的产品,二氧化碳气保焊推广使用情况较好。虽然中、小企业中应用情况差别较大,但通过多年宣传、引导,二氧化碳气保焊技术已逐渐成为企业技术改造中主要选择的焊接技术装备。
　　3.1　二氧化碳气保焊设备应用状况
　　在二氧化碳气保焊技术推广的起步阶段,主要由国外进口焊接设备或引进国外技术设备生产,引进焊机有松下电器公司、日本大坂变压器、美国米勒公司等品牌机型;国内主要有天津电焊机厂、唐山电子设备厂、牡丹江无线电六厂、上海电焊机厂、四平电焊机厂等企业,焊机额定电流大多500A。因为国内企业生产的焊机功能和生产规模与国外厂商有一定的差距,所以大型企业在技术改造中大部分选用价格较高、功能好的进口设备。
　　在二氧化碳气保焊技术推广的发展阶段,经过焊接设备制造厂商的合资或独资开发,额定电流350A、500A的二氧化碳气保焊半自动焊机,基本实现国内组装制造,其中北京时代集团公司、天津电焊机厂、唐山松下产业机器有限公司等一批企业生产的主要机型,都具有较好使用功能和可靠性,并陆续在金属结构企业中成为主要选择的二氧化碳气保焊机型,占有一定数量和市场份额,从而改变了大批量进口设备的状况。
　　目前也有一些金属结构企业使用一批二氧化碳气保焊专业设备及焊接机器人工作站,但总体规模和应用数量比较小。这既与金属结构企业中成为主要选择的二氧化碳气保焊机型,占有一定数量和市场份额,从而改变了大批量进口设备的状况。
　　目前也有一些金属结构企业使用一批二氧化碳气保焊专业设备及焊接机器人工作站,但总体规模和应用数量比较小。这既与金属结构产品的生产规模及加工精度有直接联系,也与专用设备设计、制造水平有关。二氧化碳气保焊专用设备多用于金属零件形状简单、规格相近,生产批量较大的金属结构产品生产线,如汽车、摩托等产品零件的焊接。
　　3.2　二氧化碳气保焊焊接材料的应用状况
　　80年代初至80年代中期,我国针对当时Q235、16Mn等主要结构钢生产的490MPa级二氧化碳气保焊实心焊丝,在引进设备、引进技术、开发试制的努力中,已实现部分自给,但是处于供不应求状态,而且药芯焊丝基本处于开发研制、试生产状态,大部分二氧化碳气保焊焊按材料主要依靠从欧美、日本等国家进口。国产焊接材料与进口焊接材料相比在工艺性能、力学性能方面存在着一定差距。
　　目前我国二氧化碳气保焊实心焊丝已经形成一定生产规模,产量和质量也有很大提高。针对Q235、Q345及16Mn等结构钢的二氧化碳气保焊焊丝,能够满足金属结构制造的要求,使用最多的实心焊丝主要有ER49-l(H08Mn2SiA)及ER50-6等牌号,规格主要有Ø1.2mm、Ø:1.6mm两种,国内生产状态处于供大于求的状况,但国内备焊丝生产厂家的质量也有较大差别,特别是在焊丝化学成分稳定性、焊丝表面镀铜质量、焊丝刚度等主要参数方面仍有明显差异,焊丝质量优良的厂家有天津电焊条厂、上海电力电焊条厂、四川大西洋电焊条厂等厂家。
　　3.3　金属结构行业二氧化碳气保焊技术推广的人才状况
　　金属结构行业中二氧化碳气保焊技术推广工作是在中国焊接协会和中国机械工程学会焊接分会倡导下,结合金属结构行业自身发展要求,逐步推广应用的。其中金属结构行业中焊接技术人员及焊接工人本着对企业技术进步无私奉献发挥着积极作用。
　　随着市场经济逐步延伸,金属结构行业的经济效益普遍滑坡,焊接技术人才严重流失,早期从事二氧化碳气保焊研究及推广的具有相当经验的技术人员也有许多离开这项工作,新的技术人员补充不上,使得此项工作受到影响。这就引发了金属结构行业以及传统产业技术改造中技术人才的隐患,以及传统产业技改机制,人才激励机制等问题,影响了二氧化碳气保焊技术推广速度和相应新型技术的开发。而这种机制问题还将影响金属结构行业的其它技术改造及技术革新工作的开展。

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