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北京天启金桥--等离子MIG复合焊工艺【2】

2010/4/12/22:40

全新的技术突破-----等离子MIG复合焊工艺(SUPER-MIG®)[2]

4.2  大功率(HD)SUPER-MIG®复合焊接适合中厚板和厚板焊接

系统主要参数 Plasma current    400A

Wire diameter 0.8~1.6mm

MIG conducting Tube capability 700~800A  

MIG conducting Tube cooling wanter  

Shield Nozzle cooling wanter

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大功率(HDSUPER-MIG®复合焊接的焊接能力和效果   25mm厚钢板一次焊接的熔深

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25mm厚钢板2次焊接的效果  

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4.2.1  在0.5英寸以上的低碳钢厚钢板(板对管)角焊和(板对板)对焊时,复合焊接技术明显可 作为埋弧焊的替代工艺。  

4.2.2  复合焊接技术可以实现单面双面完全焊缝 熔深焊接,并且焊接外形、尺寸和金属完整性良好,不存在气孔、裂纹和咬边情况。焊接熔深理 想。可以用于替代双面埋弧焊。  

4.2.3  相对埋弧焊,复合焊接技术减少了 75%  以 上的整体加工过程,减少了50%  以上的人力需求。  

.2.4  因为热量输入较少,所以复合焊接焊后变形比埋弧焊明显减少。

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  5.复合焊接系统相对传统  MIG  焊接工艺的五大优势

大量的焊接试验和零部件制造实践已经证明:SUPER-MIG®复合焊接工艺相对传统

MIG  焊接有着许多优势,主要包括:

• 焊接速度更高(比传统 MIG  焊接快 2-3倍)

• 可用于连续纯搭焊、线焊/点焊组合等,在中厚板焊接中表现突出

• 因热影响区较窄而不易造成零部件变形

• 焊接过程更加清洁 -  焊接飞溅显著减少

• 焊接同一材料时,SUPER-MIG®复合焊接质量更高(其后依次为 MIG  、钨 极惰性气体保护焊和等离子焊)。.        

5.1.  焊接速度更高(案例)  

以下两个针对汽车零部件焊接的案例,可以充分说明SUPER-MIG®复合焊接速度比 传统 MIG  焊接速度更快。

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图 5.1  展示了采用SUPER-MIG®复合 焊接工艺焊接的一个汽车操纵杆及其典型的焊接截面。以下是焊接过程中所获取的参数:

焊接类型 材料 焊丝 保护气体 SUPER-MIG® 复合焊接速度 MIG  焊接速度 结果
角焊 4mm- 4mm A36 软钢 0.052” AWS  ER70S-6 80% Ar, 20%CO²   60 ipm   30 ipm 焊接速度增加一倍
 

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图 5.2  展示了利用SUPER-MIG®焊接技术把冲压件和管材焊接在一起的效果。以下是焊接过程中获取的参数。

焊接类型 材料 焊丝 保护气体 SUPER-MIG® 复合焊接速度 MIG  焊接 速度 结果
角接焊 JAC440P- 60/60 x 1.8mm JAC270C-6 0/60 x 3mm .035” AWS E70S-3 82%Ar, 18% CO²   14 mm/   6 mm/ 速度增加
           
           
             
             
 

以上两个案例证明SUPER-MIG®复合焊接技术的一个重大优势,即:SUPER-MIG® 复合焊接技术不仅焊接(外形和焊角)质量可靠,而且可以显著增加焊接速度。实 验还证明SUPER-MIG®在各种不同焊缝的条件下其焊透连贯性比传统 MIG  焊接 更加优越。    

5.2.  可以实现连续纯搭焊、线焊/点焊组合等,在中厚板焊接中表现突出  

   SUPER-MIG®   焊接工艺的另一个主要优势就是能够成功地实现搭焊。从所周知, 只有少数焊接工艺能够进行纯粹的搭接焊接,如不同的电阻焊接和激光焊接技术 等。  

   SUPER-MIG®   复合焊接工艺能够利用等离子源深度渗透并确定KEY-HOLE,同时 还能通过 MIG源额外补充能量,因此可以成功地进行连续的纯搭焊(图 5.3  和图5.4)。

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图 5.3  (上)展示了SUPER-MIG®复合焊接工艺的搭焊性能。图中三块 0.9mm SAE 409  不绣钢板在 110 ipm  的速度下被成功搭焊在一起。从图中可以看出, 焊缝已经很好地渗透至下层钢板。

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图 5.4 (上)展示了SUPER-MIG®焊接点焊工艺。通过点焊的方式利用高强度硼钢对汽 车保险杠进行加强。可以通过单独优化等离 子源和 MIG  源实现点焊、缝焊或线焊操作。

当激光焊接或线焊很难进行单面焊接操作时,可以考虑采用SUPER-MIG®技术,这 样可以节省成本。 

 5.3.因热影响区较窄而不易造成零部件变形  

   因为SUPER-MIG®复合焊接工艺相对于传统 MIG  焊接工艺而言,具有更好的熔深 和更快的焊接速度,因此通过SUPER-MIG®技术焊接的零部件出现的变形很少,并且可以观察到焊接区变色的宽度明显变窄。  

   我们对焊接过程中的热量输入和温度分布进行了测量:    

   我们对采用以下两种工艺所焊接的1.6mm、2.0mm  和 3.0mm  钢板进行抽样检测。 在确保 MIG  焊接和SUPER-MIG®焊接都能达到 100%  熔深的前提下,对两种工 艺在焊接过程中的功率进行了监测。结果如下表 5.1  所示。  

表 5.1  

  MIG  工艺   Super-MIG™工艺
厚度 mm 速度 [in/min] 功率 [kW] 热量 [Joules/in] 速度 [in/min] 功率 [kW] 热量 [Joules/in]
1.6 60 7.92 7920 160 8.96 3360
2.0 60 8.5 8500 120 10.6 5300
3.0 50 9.29 11150 90 12.75 8500

   记录温度分布时,我们对两种工艺所焊接的 6.0mm  钢板分别进行了抽样检查。以取得相同的熔深为标准选择MIG  焊接和SUPER-MIG®焊接的速度。在紧靠焊接线的地方安装K  型热电偶,以便通过数据采集系统和线性热电偶输入模块得到的数据,对温度变化进行观察。    

图 5.5显示了对两种工艺的测量结果。将围绕焊池逐点测试的数据画出等温线。图 中a,c显示了相对于焊丝的横向外延的温度分布(注意:熔深都是符合标准的);图 中b,d显示了移动的热源周围的高温等温线分布情况。    

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图 5.5.  高温等温线分布      

   观察结果显示,SUPER-MIG®焊接的高温等温线比传统 MIG  焊接窄很多。一般说 来,这意味着焊接后零部件将很少出现变形的现象。  

   所以,用SUPER-MIG®技术取代传统的 MIG  焊接技术,可以提高焊接工件尺寸的准确性,进而从整体上提高焊接质量并降低加工成本。      

5.4.  减少焊接飞溅,焊接同一材料时,SUPER-MIG®复合焊接质量更高    

   如前所述,因为SUPER-MIG®工艺具有稳定的焊丝的阳极点,所以该工艺极少甚至 不会产生焊滴变形,从而大幅度提高焊接质量和清洁度。(见图 5.6  示例)。 在这一点上,以前只有激光 MIG 复合焊接的质量和清洁度可能与单独的 TIG 或 等离子焊接相媲美,并且远远胜过现有的 MIG 焊接技术。

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图 5.6.  应用SUPER-MIG®技术焊接不同工件的焊接质量和焊后清洁效果

6.复合焊接系统SUPER-MIG®的实际应用      

6.1 在美国康明斯公司的排气管自动焊车间里,因为全面使用了SUPER-MIG®,提 高了生产效率,大幅度减少了机器人的使用数量,减少了投资成本。

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6.2安装在美国Babcock Power公司的SUPER-MIG®系统,替代了原有的TIG焊接, 在保证焊接质量的前提下,焊接速度提高了10倍。

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6.3.  大功率复合焊接系统SUPER-MIG®技术的实际应用

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大功率的Super-MIG®在20~100mm厚钢板的焊接中将成 为耀眼的明星。在风力发电的塔柱焊接、大型船舶焊接、大型输气输油管道焊接、重型机械设备加工等方面,大功 率的SUPER-MIG®将给用户带来巨大的效益。

 

以上技术文章由北京天启金桥冶金设备技术有限公司提供

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