钢桶修补氩弧焊的质量保证

文/徐国兴

在钢桶生产中，难免产生一些不合格钢桶，而不合格钢桶中，绝大部分都是因为渗漏。为了减少损失，降低成本，企业往往对这些渗漏的钢桶进行修补，修补合格后再档出售。很多钢桶企业都曾经采用过气焊、电焊、钎焊或粘接等方法进行钢桶修补，而目前进行修补最好的办法就是采用氩弧焊进行补焊。氩弧焊不仅补焊质量好，而且补焊处四周热影响区小，钢桶表面不变形，从而得到了广泛使用。

但是由于焊接技术的不同，很多焊工并没有很好地掌握氩弧焊的操作技巧，致使焊接质量难以保证。

氩弧焊是用氩气或富氩气体作为保护介质，以燃烧于焊丝工件之间的电弧作为热源的电弧焊。利用氩气或氩气与氦气的混合气体作保护气体时，称熔化级惰性气体保护焊，简称MIG（Metal Inert Gas Welding）焊；利用氩气+氧气，氩气+二氧化碳，或氩气+二氧化碳+氧气等作保护气体时，称活性气体保护焊，简称MAG（Metal Active Gas Welding）焊。

一、氩弧焊熔滴过渡对焊缝成形的影响

氩弧焊熔滴过渡形态可以分为短路过渡、喷射过渡、亚射流过渡、脉冲过渡等，不同工艺的使用主要 依据材质、焊件尺寸、焊接姿势而定。

图1 左图为双脉冲过渡，右图为普通脉冲过渡

1.短路过渡 

氩弧焊熔滴短路过程与二氧化碳电弧焊熔滴短路过渡是相同的，也是使用较细的焊丝在低电压，小电流下产生的一种可得用的熔滴过渡方式，区别在于MIG焊熔滴短路过渡是在更低的电压下进行，并且过渡过程稳定，飞溅少，适合进行薄板高速焊接或窨位置焊缝的焊接。其特点是采用小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力用液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中。短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成形良好，不过熔深较浅。

2.喷射过渡 

氩弧焊接熔滴喷射过渡主要用于中等厚度和大厚度板水平对接和水平角接。氩弧焊电弧能够产生熔滴喷射过渡的原因是电弧形态比较扩展。氩弧焊一般采用焊丝为阳极，而把焊丝接负或采用交流的较少。其原因有两项，一是要充分利用电弧对母材的清理作用，另一原因是为了使熔滴细化，并且能形成平稳过渡。在小电流时，由于电磁拘束力小，熔滴主要受重力的作用而产生过渡，其颗粒较焊丝直径更大。这种焊接过渡工艺形成的焊缝易出现熔合不良，未焊透，余高过大等缺陷，因此在实际焊接中一般不用。当增大电流后，电极前端被削成尖状，熔滴得以细颗粒化，这时的熔滴过渡形态称作“喷射过渡”。

1）射滴过渡：射滴过渡时的电弧是钟罩形。铝及合金熔化极氩弧焊及钢焊丝的脉冲焊经常是射滴过渡形式。易形成未熔透等缺陷。

2）射流过渡：焊丝前端在电弧中被削成铅笔状，熔滴从前端流出，以很细小的颗粒进行过渡。其过渡频度最大可以达到每秒500次。此时强大的等离子流力和高速熔滴的冲击力在熔池中部产生很大的挖掘作用，将熔池中部的液体金属排向两边和后侧，使得电弧直接加热熔池底部的金属。于是在熔池中部形成了犹如指状的熔池凹陷，通常称为指状熔深。这种焊缝在其根部易于形成气孔，未熔通等缺陷，当氩中加入少量二氧化碳、氧气、氦气时，可使这种指状熔深得到改善。另外，在焊接铝及铝合金时，易出现焊缝起皱现象，这需要控制好保护气体和焊接电流来避免。

图2 射流过渡

3.亚射流过渡

这是介于短路过渡与射滴过渡之间的一种过渡形式。电弧特征是弧长较短。这种过渡形式主要用于平焊及横焊位置的铝及铝合金焊接。其优点是焊缝外形用熔深非常的均匀一致，可避免指状熔深。

4.脉冲过渡 

在平焊位置通过脉冲参数的调整，使熔滴过渡按照所希望的方式进行。进行空间位置焊缝焊接时，由于脉冲电流大，使熔滴过渡具有更强的方向性，有利于熔滴沿电弧轴线顺利过渡到熔池中。由于脉冲平均电流小，所形成的熔池体积也会小一些，再加上脉冲加热和熔滴过渡是间断性发生的，所以熔池金属即使处于立焊位置也不至于流淌，保持了熔池状态的稳定性。对于热敏感性较大的材料，通过平均电流调节对母材的热输入或焊接线能量使焊缝金属和热影响区的过热现象降低，从而使接头具有良好的品质。裂纹倾向性降低。此外，脉冲作用方式可以防止熔池出现单向性结晶，也能够提高焊缝性能。

二、电流、电压、焊速的影响

焊接电流，电弧电压和焊接速度是决定焊缝尺寸的主要工艺参数：

1. 焊接电流 

其它条件不变时，随着焊接电流增大，焊缝的熔深，熔宽和余高均增大。其中以熔深随电流增大最明显，而熔宽只是略有增大。这是因为：

1） 随着电流增大，工件上的热输入和电弧力均增大，热源位置下移，故熔深增大。熔深与焊接电流近于成正比关系：H=KmI，Km熔深系数，它与焊丝直径，电流种类等因素有关。

2）随电流增大，电弧截面增加，同时电弧潜入工件深度也增加，使电弧斑点 移动范围受到限制。因此实际熔宽几乎不变，所以余高增大。

2.电弧电压 

其它条件不变时，随电弧电压增大焊缝熔宽显著增加，而熔深和余高略有减小。这是因为随弧长增加，工件上比热流的分布半径r增大，Qm减小，因此熔宽增大而熔深略有减小。当焊丝熔化量不变时，由于熔宽增大而使余高减小。

3. 焊接速度  

焊速提高时，焊接线能量（P/lm）减小，熔宽和熔深都明显减小，余高也略有减小。在大功率电弧高速焊时，强烈的电弧力把熔池金属猛烈地排到尾部，并在那里迅速凝固，熔池金属来不及均匀分布在整个焊缝宽度上，易形成咬边。这种现象限制了焊速的提高。