金屬墊片對(duì)焊機(jī)的主要參數(shù)有:伸出長(zhǎng)度、閃光電流、閃光流量、閃光速度、頂鍛流量、頂鍛速度、頂鍛壓力、頂鍛電流、夾鉗夾持力等。下面介紹各工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響及選用原則:
(1)伸長(zhǎng)長(zhǎng)度l0和電阻對(duì)焊一樣,l0影響沿工件軸向的溫度分布和接頭的塑性變形。此外,隨著l0的增大,使焊接回路的阻抗增大,需用功率也要增大。一般情況下,棒材和厚臂管材l0=(0.7-1.0)d,d為圓棒料的直徑或方棒料的邊長(zhǎng)。
對(duì)于薄板(δ=1-4mm)為了頂鍛時(shí)不失穩(wěn),一般取l0=(4-5)δ。
不同金屬對(duì)焊時(shí),為了使兩工件上的溫度分布一致,通常是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性差的金屬l0應(yīng)較小。表1是不同金屬閃光對(duì)焊時(shí)的l0參考值。
(2)閃光電流If和頂鍛電流IuIf取決于工件的斷面積和閃光所需要的電流密度jf。jf的大小又與被焊金屬的物理性能、閃光速度、工件斷面的面積和形狀,以及端面的加熱狀態(tài)有關(guān)。在閃光過(guò)程中,隨著vf的逐漸提高和接觸電阻Rc的逐漸減小,jf將增大。頂鍛時(shí),Rc迅速消失,電流將急劇增大到頂鍛電流Iu。當(dāng)焊接大截面鋼件時(shí),為增加工件的加熱深度,應(yīng)采用較小的閃光速度,所用的平均jf一般不超過(guò)5A/mm2。表2為斷面積200-1000mm2工件閃光對(duì)焊時(shí)jf和ju的參考值。
電流的大小取決于焊接變壓器的空載電壓U20。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中一般是給定次級(jí)空載電壓。選定U20時(shí),除應(yīng)考慮焊機(jī)回路的阻抗,阻抗大時(shí),U20應(yīng)相應(yīng)提高。焊接大斷面工件時(shí),有時(shí)采用分級(jí)調(diào)節(jié)次級(jí)電壓的方法,開(kāi)始時(shí),用較高的U20來(lái)激發(fā)閃光,然后降低到適應(yīng)值。
(3)閃光流量δf選擇閃光流量,應(yīng)滿足在閃光結(jié)束時(shí)整個(gè)工件端面有一熔化金屬層,同時(shí)在一定深度上達(dá)到塑性變形溫度。如果δf過(guò)小,則不能滿足上述要求,會(huì)影響焊接質(zhì)量。δf過(guò)大,又會(huì)浪費(fèi)金屬材料、降低生產(chǎn)率。在選擇δf時(shí)還應(yīng)考慮是否有預(yù)熱,因預(yù)熱閃光對(duì)焊的δf可比連續(xù)閃光對(duì)焊小30-50%。
(4)閃光速度vf足夠大的閃光速度才能保證閃光的強(qiáng)烈和穩(wěn)定。但vf過(guò)大會(huì)使加熱區(qū)過(guò)窄,增加塑性變形的困難,同時(shí),由于需要的焊接電流增加,會(huì)增大過(guò)梁爆破后的火口深度,因此將會(huì)降低接頭質(zhì)量。選擇vf時(shí)還應(yīng)考慮下列因素:
1)被焊材料的成分和性能。含有易氧化元素多的或?qū)щ妼?dǎo)熱性好的材料,vf應(yīng)較大。例如焊奧氏體不銹鋼和鋁合金時(shí)要比焊低碳鋼時(shí)大;
2)是否有預(yù)熱。有預(yù)熱時(shí)容易激發(fā)閃光,因而可提高vf。
3)頂鍛前應(yīng)有強(qiáng)烈閃光。vf應(yīng)較大,以保證在端面上獲得均勻的金屬層。
(5)頂鍛流量δuδu影響液體金屬的排除和塑性變形的大小。δu過(guò)小時(shí),液態(tài)金屬殘留在接口中,易形成疏松、縮孔、裂紋等缺陷;δu過(guò)大時(shí),也會(huì)因晶紋彎曲嚴(yán)重,降低接頭的沖擊韌度。δu根據(jù)工件斷面積選取,隨著斷面積的增大而增大。
頂鍛時(shí),為防止接口氧化,在端面接口閉合前不立刻切斷電流,因此頂鍛流量應(yīng)包括兩部分----有電流頂鍛留量和無(wú)電流頂鍛留量,前者為后者的0.5-1倍。
(6)頂鍛速度vu為避免接口區(qū)因金屬冷卻而造成液態(tài)金屬排除及塑性金屬變形的困難,以及防止端面金屬氧化,頂鍛速度越快越好。最小的頂鍛速度取決于金屬的性能。焊接奧氏體鋼的最小頂鍛速度均為焊接珠光體鋼的兩倍。導(dǎo)熱性好的金屬(如鋁合金)焊接時(shí)需要很高的頂鍛速度(150-200mm/s)。對(duì)于同一種金屬,接口區(qū)溫度梯度大的,由于接頭的冷卻速度快,也需要提高頂鍛速度。
(7)頂鍛壓力FuFu通常以單位面積的壓力,即頂鍛壓強(qiáng)來(lái)表示。頂鍛壓強(qiáng)的大小應(yīng)保證能擠出接口內(nèi)的液態(tài)金屬,并在接頭處產(chǎn)生一定的塑性變形。頂鍛壓強(qiáng)過(guò)小,則變形不足,接頭強(qiáng)度下降;頂鍛壓強(qiáng)過(guò)大,則變形量過(guò)大,晶紋彎曲嚴(yán)重,又會(huì)降低接頭沖擊韌度。
頂鍛壓強(qiáng)的大小取決于金屬性能、溫度分布特點(diǎn)、頂鍛留量和速度、工件斷面形狀等因素。高溫強(qiáng)度大的金屬要求大的頂鍛壓強(qiáng)。增大溫度梯度就要提高頂鍛壓強(qiáng)。由于高的閃光速度會(huì)導(dǎo)致溫度梯度增大,因此焊接導(dǎo)熱性好的金屬(銅、鋁合金)時(shí),需要大的頂鍛壓強(qiáng)(150-400Mpa)。
(8)預(yù)熱閃光對(duì)焊參數(shù)除上述工藝參數(shù)外,還應(yīng)考慮預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間。
預(yù)熱溫度根據(jù)工件斷面和材料性能選擇,焊接低碳鋼時(shí),一般不超過(guò)700-900度。隨著工件斷面積增大,預(yù)熱溫度應(yīng)相應(yīng)提高。
預(yù)熱時(shí)間與焊機(jī)功率、工件斷面大小及金屬的性能有關(guān),可在較大范圍內(nèi)變化。預(yù)熱時(shí)間取決于所需預(yù)熱溫度。
預(yù)熱過(guò)程中,預(yù)熱造成的縮短量很小,不作為工藝參數(shù)來(lái)規(guī)定。
(9)夾鉗的夾持力Fc必須保證工件在頂鍛時(shí)不打滑F(xiàn)c與頂鍛壓力Fu和工件與夾鉗間的摩擦系數(shù)f有關(guān),他們的關(guān)系是:Fc≥Fu/2f。通常F0=(1.5-4.0)Fu,斷面緊湊的低碳鋼取下限,冷軋不銹鋼板取上限。當(dāng)夾具上帶有頂撐裝置時(shí),加緊力可以大大降低,此時(shí)Fc=0.5Fu就足夠了。
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