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典型工件的对焊
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发布者:enway 发布时间:2012-8-6 阅读:3596

一、小断面工件的对焊

    直径d≤5mm的线材多采用电阻对焊,其工艺参数可参考下表:

线材电阻对焊的焊接条件

金属种类

直径(mm

伸出长度(mm

焊接电流(A

焊接时间(s

顶锻压力(N

碳钢

 

 

镍铬合金

0.8

2.0

3.0

2.0

2.0

1.85

3

6

6

7

5

6

300

750

1200

1500

900

400

0.3

1.0

1.3

0.2

0.3

0.7

20

80

140

100

50

80

注:顶锻留量等于线材直径,有电流顶锻量等于直径的0.2-0.3倍。

    直径很小的线材、不同材料的线材,以及线材与冲压件(如电阻器和二极管的端盖)可采用电容储能式对焊,其特点在于焊接条件非常硬,加热范围极窄,大大减轻了被焊金属热物理性能对接头形成的影响。

    二、杆件的对焊

    多用于建筑业的钢筋对焊,通常直径d<10mm者用电阻对焊;d>10mm用连续闪光对焊;d>30mm用预热闪光对焊。用手动对焊机时,由于焊机功率较小(通常不超过50KVAd=15-20mm时,一般就要用预热闪光对焊。

    杆件对焊时可使用半圆形或V形夹钳电极,后者可用于各种直径,因而获得广泛应用。杆件属实心断面,刚性较大,可采用较长的伸出长度。低碳钢棒材电阻对焊和闪光对焊的工艺参数可参考下面两表:

低碳钢棒材电阻对焊的焊接条件

断面积(mm2

伸出长度(mm

焊接缩短量(mm

电流密度(A/mm2

焊接时间(S

焊接压强(Mpa

有电

无电

25

50

100

250

6+6

8+8

10+10

12+12

0.5

0.5

0.5

10

0.9

0.9

1.0

1.8

200

160

140

90

0.6

0.8

1.0

1.5

10-20

1)焊接淬火钢时增加20-30%

2)对于淬火钢增加100%

低碳钢棒材闪光对焊的时间和流量

焊接直径

mm

预热闪光对焊

连续闪光对焊

留量(mm

时间(s

留量(mm

时间(s

总流量

预热与闪光

顶锻

预热

闪光与顶锻

总流量

闪光

顶锻

5

10

15

20

30

40

50

70

90

-

-

9

11

16

20

22

26

32

-

-

6.5

7.5

12

14.5

15.5

19

24

-

-

2.5

3.5

4

5.5

6.5

7

8

-

-

3

5

8

20

30

70

120

-

-

4

6

7

8

10

15

20

6

8

13

17

25

40

-

-

-

4.5

6

10.5

14

21.5

35.5

-

-

-

1.5

2

2.5

3

3.5

4.5

-

-

-

2

3

6

10

20

40

-

-

-

    三、管子对焊

    管子对焊广泛用于锅炉制造、管道工程及石油设备制造。根据管子的断面和材料选择连续或预热闪光对焊。夹钳电极可以用半圆形或V形。通常当管径与壁厚的比值大于10时可选用半圆形,以防管子被压扁。比值小于10时可选用V形。为避免管子在夹钳电极中滑移,夹钳电极应有适当的工作长度。管径为20-50mm时,工件长度为管径的2-2.5倍;管径为200-300mm时为1-1.5倍。低碳钢和合金钢管连续闪光对焊的工艺参数可参考下表:

20号钢、12Cr1MoV12Cr18Ni12Ti刚管连续闪光对焊的焊接条件

钢种

尺寸(mm

次级空载电压(V

伸出长度2Lmm

闪光留量(mm

平均闪光速度(mm/s

顶锻留量(mm

有电流顶锻量(mm

20

25×3

32×3

32×4

32×5

60×3

6.5-7.0

60-70

11-12

11-12

15

15

15

1.37-1.5

1.22-1.33

1.25

1.0

1.15-1.0

3.5

2.5-4.0

4.5-5.0

5.0-5.5

4.0-4.5

3.0

3.0

3.5

4.0

3.0

12Cr1MoV

324

6-6.5

60-70

17

1.0

5.0

4.0

12Cr18Ni12Ti

324

6.5-7.0

60-70

15

1.0

5.0

4.0

    大直径厚臂钢管一半用预热闪光对焊,其工艺参数可参考下表:

大断面低碳钢管预热闪光对焊的焊接条件

管子截面

mm2

次级空载电压(v

伸出长度2Lmm

预热时间(S

闪光留量

mm

平均闪光速度(mm/s

顶锻留量

mm

有电流顶锻量(mm

总时间

脉冲时间

4000

10000

16000

20000

32000

6.5

7.4

8.5

9.3

10.4

240

340

380

420

440

60

240

420

540

720

5.0

5.5

6.0

6.0

8.0

15

20

22

23

26

1.8

1.2

0.8

0.6

0.5

9

12

14

15

16

6

8

10

12

12

    由于管子是展开形断面,散热较快,端面液态金属易于冷却,顶锻时难于挤出。面积分散,又使闪光过程中自保护作用减弱。因此,当工艺参数选择不当时,非金属夹杂物会残留在接口中形成灰斑缺陷。保持稳定闪光,提高闪光和顶锻速度,并采用气体保护,能减少或消除灰斑。

    管子焊后,需去除内外毛刺,以保证管子外表光洁,内部有一定的通道孔径。去除毛刺需使用专用工具。

   四、薄板对焊

    薄板对焊在冶金工业轧制钢板的连续生产线上广泛应用。板材宽度从3001500mm以上,厚度从小于1mm到十几mm。材料有碳钢、合金钢及有色金属及其合金等。板材对焊后,接头由于将经受轧制,并生产很大的塑性变形,因而不仅要有一定的强度、而且应有很高的塑性。厚度小于5mm的钢板,一般采用连续闪光对焊,用平面电极单面导电,板材较厚时,采用预热闪光对焊,双面导电,以保证沿整个端面加热均匀。

    薄板焊接时,因断面的长与宽之比较大,面积分散、接头冷却快,闪光过程中自保护作用较弱,同时,液态过梁细小,端面上液态金属层薄。易于氧化和凝固。因此必须提高闪光和顶锻速度。焊后须趁热用毛刺切除装置切除毛刺。低碳钢和不锈钢板闪光对焊的工艺参数参考下面两表:

低碳钢钢板的闪光和顶锻留量

厚度(mm

宽度(mm

留量(mm

总流量

闪光

留量

顶锻留量

总流量

有电

无电

2

100

400

1200

2000

9.5

11.05

15

17.5

7

9

11

15

2

2.5

4

4.5

1

1.5

2

2

1

1

2

2.5

3

100

400

1200

2000

12

15

16

20

9

11

13

14

3

4

5

6

2

2.5

2

3

1

2

3

3

4-5

100

400

1200

2000

14

17

20

21

10

12

14

15

4

5

6

6

2

2

3

3

2

2

3

3

不锈钢板闪光对焊的流量

厚度(mm

最终钳口距离(mm

闪光留量(mm

顶锻留量(mm

伸出总长(mm

1.0

1.5

2

2.5

3

4

5

6

10

-

3

5

6

7

9.5

11

15

16

18

-

5.5

8

10.5

13

15

15

18

18

20

-

1.5

2

2.5

3.0

3.5

4

5

6

7

-

10

15

19

23

27

30

38

40

55

-

   五、环形件对焊

    环形件(如车轮辋、链环、轴承环、喷气发动机安装边等)焊接时,除了考虑对焊工艺的一般规律外,还应注意分流和环形件变形弹力的影响。由于存在分流,需用功率要增大15-50%。分流虽环形件直径的减小,断面的增大,以及材料电阻率的减小而增大。

    环形件对焊时,顶锻压力的选择必须考虑变形反弹力的影响,但由于分流有对环背加热的作用,因而顶锻压力增加量不大。

    自行车、摩托车钢圈、汽车轮辋均采用连续闪光对焊,夹钳电极的前口必须与工件断面相吻合。顶锻时,为了防止反弹力影响接头质量,甚至拉开接头,需要延长无电流顶锻时间。

    锚链,传动链等链环多用于低碳钢和低合金钢制造,直径d<20mm时可用电阻对焊,d>20mm时可用预热闪光对焊,预热的目的是为了使接口处加热均匀,顶锻时容易产生一定的塑性变形。

    链环对焊的工艺参数可参考下面两表:

锚链闪光对焊的焊接条件

锚链直径(mm

次级电压(V

初级电流(A

预热间断次数

焊接通电时间(S

顶锻速度(mm/s

闪光速度(mm/s

留量(mm

闪光

短路

自然间隙

等速

加速

有电项

无电项

合计

28

31

34

37

40

9.27

10.3

10.3

8.85

10.0

420

450

460

480

500

550

580

620

680

720

2-4

3-5

3-5

4-6

5-7

19±1

22±1.5

24±2

28±2

30±2

45-50

45-50

45-50

30

30

0.9-1.1

0.9-1.1

0.8-1.0

0.8-1.0

0.7-0.9

1.5

2

2

2.5

2

4

4

4

5

5

2

2

2

2

2

1.0-1.5

1.0-1.5

1.5

1.5

1.5-2

1.5

1.5

1.5

1.5-2

2

10-11

10-11

11-12

12-13

12-13

小直径链环电阻对焊的焊接条件 

直径(mm

焊机额定功率(KVA

次级电压(V

焊接时间(S

每分钟焊接链环数

通电

断电

19.8

16.7

15.0

13.5

12.0

250

250

175

175

175

4.4-4.55

3.4-3.55

3.8-4.0

3.8-4.0

2.8

4.5

5.0

3.0

2.5

1.5

1.0

1.0

1.0

1.0

0.8

6.4

6.4

6.6

8.8

8.6

    六、刀具对焊

    刀具对焊时目前刀具制造业中用于制造毛坯的工艺方法之一,主要是高速钢(W8Cr4V,W-9Cr4V2)和中碳钢的对焊,刀具对焊有如下特点:

    1)高速钢与中碳钢的导热性与电阻率差别大。在常温下,中碳钢λ=0.42W/cm℃),ρ0=18-22uΩcm;高速钢λ=0.23W/cm℃),ρ0=48Ωcm.为了使接合面两侧的温度分布基本一致,高速钢的伸出长度应比中碳钢小30-50%。一般情况下高速钢的伸出长度为(0.5-1.0d。为了防止散热过快,伸出长度不小10mm

    2)高速钢淬火倾向大,焊后硬度将大大提高,并可能产生淬火裂纹。为了防止裂纹,可采用预热闪光对焊。预热时,将接口附近5-10mm范围内的金属加热到1100-1200℃。焊后在600-700℃的电炉中保温30min进行退火。

   3)高速钢加热到高温时,会产生晶粒长大或在半熔化晶界上形成莱氏体共晶物,使接头变脆。莱氏体共晶物不能通过热处理消除。因此需要用充分的顶锻来消除这种组织,刀具对焊的工艺参数可参考下表:

刀具对焊的焊接条件

直径(mm

面积(mm2

次级电压(V

伸出长度(mm

留量(mm

预热

闪光

顶锻

总流量

工具钢留量

碳钢留量

工具钢

碳钢

有电

无电

8-10

11-15

16-20

21-22

23-24

25-30

31-32

33-35

36-40

41-46

47-50

51-55

55-30

50-80

80-180

200-315

250-380

415-450

490-700

750-805

855-960

1000-1260

1320-1660

1730-1965

2000-2375

-

3.8-4

3.8-4

4-4.3

4-4.3

4-4.3

4.3-4.5

4.5-4.8

4.8-5.1

5.1-5.5

5.5-6.0

6.0-6.5

6.5-6.8

7.0-8.0

10

12

15

15

18

18

20

20

20

20

22

25

25

15

20

20

20

27

27

30

30

30

30

33

40

40

1

1.5

1.5

1.5

2

2

2

2

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

3

3

3

3

4

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

1.0

1.0

1.0

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

2

2

2

2

2

2.5

2.5

3.5

4

5

6

6

6

7

7

7

7

8

9

9

10

12

3

3.5

3.5

3.5

4

4

4

4

5

5.5

5.5

6

7

2

2.5

2.5

2.5

3

3

3

3

3

3.5

3.5

3.5

5

闪光对焊的新技术

    1)程控降低电压闪光对焊   这种焊接方法的特点是,闪光开始阶段采用较高的次级空载电压,以利于激起闪光,当端面温度升高后,再采用低电压闪光,并保持闪光速度不变,以提高热效率。接近顶锻时,再提高次级电压,使闪光强烈,以增加自保护作用。

    程控降低电压闪光对焊与预热闪光对焊相比较,具有焊接时间短、需用功率低、加热均匀等优点。

    2)脉冲闪光对焊   这种焊法的特点是,在动夹钳送进的行程中,通过液压振动装置,再叠加一个往复振动行程,振幅为0.25-1.2mm,频率为3-35Hz均匀可调。由于振动使焊件端面交替的短路和拉开,从而产生脉冲闪光。

    脉冲闪光对焊与普通闪光对焊相比较,由于没有过梁的自发爆破,喷溅的微粒小、火口浅,因而热效率可提高一倍多,顶锻留量可缩小到2/3-1/2

    以上两种方法主要是为了满足大断面工件闪光对焊的需要。

    3)矩形波闪光对焊   这种焊法与工频交流正弦波闪光对焊相比较,能显著提高闪光的稳定性。因为正弦波电源当电压接近零位时,将使闪光瞬间中断,而矩形波可在全周期内均匀产生闪光。与电压相位无关。

    矩形波电源单位时间内的闪光次数比工频交流提高30%,喷溅的金属微粒细,火口浅、热效率高。矩形波频率可在30-180Hz范围内调节。这种方法多用于薄板和铝合金轮圈的连续闪光对焊。
 
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