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缝焊方法及工艺介绍

发布时间:2013-08-25人气:

缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极,与工件作相对运动,从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。
缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱,以及喷气发动机、火箭、导弹中密封容器的薄板焊接。
缝焊电极
缝焊用的电极是圆形的滚盘,滚盘的直径一般为50-600mm,常用的直径为180-250mm。滚盘厚度为10-20mm。接触表面形状有圆柱面和球面两种,个别情况下采用圆锥面(如图12-1)。圆柱面滚盘除双侧倒角的形式外,还可以做成单测倒角的形式,以适应折边接头的缝焊。接触表面宽度ω视工件厚度不同为3-10mm,球面半径R为25-200mm。圆柱面滚盘广泛用于焊接各种钢和高温合金,球面滚盘因易于散热、压痕过渡均匀,常用于轻合金的焊接。
滚盘通常采用外部冷却方式。焊接有色金属和不锈钢时,用清洁的自来水即可,焊接一般钢时,为防止生锈,常用含5%硼砂的水溶液冷却。滚盘有时也采用内部循环水冷却,特别是焊接铝合金的焊机,但其构造要复杂得多。
缝焊方法
按滚盘转动与馈电方式分,缝焊可分为连续缝焊、断续缝焊和步进缝焊。
连续缝焊时,滚盘连续转动,电流不断通过工件。这种方法易使工件表面过热,电极磨损严重,因而很少使用。但在高速缝焊时(4-15m/min)50Hz交流电的每半周将形成一个焊点,交流电过零时相当于休止时间,这又近似于下述的断续缝焊,因而在制缸、制桶工业中获得应用。
断续缝焊时,滚盘连续转动,电流断续通过工件,形成的焊缝由彼此搭迭的熔核组成。由于电流断续通过,在休止时间内,滚盘和工件得以冷却,因而可以提高滚盘寿命、减小热影响区宽度和工件变形,获得较优的焊接质量。这种方法已被广泛应用于1.5mm以下的各种钢、高温合金和钛合金的缝焊。断续缝焊时,由于滚盘不断离开焊接区,熔核在压力减小的情况下结晶,因此很容易产生表面过热、缩孔和裂纹(如在焊接高温合金时)。尽管在焊点搭叠量超过熔核长度50%时,后一点的熔化金属可以填充前一点的缩孔,但最后一点的缩孔是难以避免的。不过目前国内研制的微机控制箱,能够在焊缝收尾部分逐点减少焊接电流,从而解决了这一难题。
步进缝焊时,滚盘断续转动,电流在工件不动时通过工件,由于金属的熔化和结晶均在滚盘不动时进行,改善了散热和压固条件,因而可以更有效地提高焊接质量,延长滚盘寿命。这种方法多于铝、镁合金的缝焊。用于缝焊高温合金,也能有效地提高焊接质量,但因国内这种类型的交流焊机很少,因而未获应用。当焊接硬铝。以及厚度为4+4mm以上的各种金属时,必须采用步进缝焊,以便形成每一个焊点时都能像点焊一样施加锻压力,或同时采用暖冷脉冲。但后一种情况很少使用。
按接头型式分,缝焊可分为搭接缝焊、压平缝焊、垫箔对接缝焊、铜线电极缝焊等。
搭接缝焊同点焊一样,搭接接头可用一对滚盘或用一个滚盘和一根芯轴电极进行缝焊。接头的最小搭接量与点焊相同。

搭接缝焊除常用的双面缝焊外,还有单面单缝缝焊、单面双缝缝焊和小直径圆周缝焊等。
小直径圆周缝焊可采用
1、偏离加压轴线的滚盘电极;
2、横向缝焊机上附加一定位装置;
3、采用环形电极,电极的工件表面呈锥形,锥尖必须落在小直径圆周焊缝中心,以消除电极在工件上的滑移。
压平缝焊时的搭接量比一般缝焊时要小得多,约为板厚的1-1.5倍,焊接时同时压平接头,焊后的接头厚度为板厚的1.2-1.5倍。通常采用圆柱形面的滚盘,其宽度应全部覆盖接头的搭接部分。焊接时要使用较大的焊接压力和连续的电流。为了获得稳定的焊接质量,必须精确地控制搭接量。通常要将工件牢固夹紧或用定位焊预先固定。这种方法可以获得具有良好外观的焊缝,常用于低碳钢和不锈钢制成的食品容器和冷冻机衬套等产品的焊接。
垫箔对接缝焊是解决厚板缝焊的一种方法。因为当板厚达3mm时,若采用常规搭接缝焊,就必须用很慢的焊接速度,较大的焊接电流和电极压力,这会引起工件表面过热和电极粘附,使焊接困难。若用垫箔缝焊,就可以克服这些困难。垫箔对接缝焊简单介绍:先将面板件边缘对接,并在接头通过滚盘时,不断地将两条箔带铺垫于滚盘和板件之间。箔带的厚度为0.2-0.3mm,宽度为4-6mm.由于箔带增加了焊接区的电阻,并使散热困难,因而有利于熔核的形成。这种方法的优点是:接头有较平缓的加强高;良好的外观;不管板厚如何箔带的厚度均相同;不易产生飞溅,因而对应于一定电流的电极压力均应相同;不易产生飞溅,因而对应于一定电流的电极压力均可减小一半;焊接区变形小。其缺点是:对接精度要求高;焊接时必须准备地将箔带铺垫于滚盘与工件间,增加了自动化的困难。
铜线电极缝焊是解决镀层钢板缝焊时,镀层粘着滚盘的有效方法。焊接时,将圆铜线不断地送到滚盘与板件之间。铜线呈卷状连续输送,经过滚盘后又连续绕在另一绕线盘上。镀层仅粘附铜线上,而不会污染滚盘。虽然铜线用过后要报废。但镀层钢板、特别是镀锡钢板,还没有别的缝焊方法可以代替它。由于报废铜线的售价与铜线相差不多,所以焊接成本并不高。这种方法主要用于制造食品罐。
我国最近生产的FHGX-1型罐身电阻焊自动线,是这一方法的最新发展。铜线在送至滚盘前先扎成扁平线。搭接接头和压平缝焊一样(如图12-7b)。铜线用完后又自动切成短段回收。这种方法的焊接速度非常高,板厚0.2mm时,焊速可达15m/min。自动线包括板件的送进、成形、焊接、焊缝的涂漆和烘干。
缝焊机缝焊工艺
一、工艺参数对缝焊质量的影响
缝焊接头的形成本质上与点焊相同,因而影响焊接质量的诸因数也是类似的。主要有焊接电流、电极压力、焊接时间、休止时间、焊接速度和滚盘直径等。
1、焊接电流
缝焊形成熔核所需的热量来源与点焊相同,都是利用电流通过焊接区电阻产生的热量。在其他条件给定的情况下,焊接电流的大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在焊接低碳钢时,熔核平均焊透率为钢板厚度的30-70%,以45-50%为最佳。为了获得气密缝焊熔核重叠量应不小于15-20%。
当焊接电流超过某一定值时,继续增大电流只能增大熔核的焊透率和重迭量而不会提高接头强度,这是不经济的。如果电流过大,还会产生压痕过深和焊接烧穿等缺陷。
焊缝时由于熔核互相重叠而引起较大分流,因此,焊接电流通常比点焊时增大15-40%。
2、电极压力
缝焊时电极压力对熔核尺寸的影响与点焊一致。电极压力过高会使压痕过深,同时会加速滚盘的变形和损耗。压力不足则易产生缩孔,并会因接触电阻过大易使滚盘烧损而缩短其使用寿命。
3、焊接时间和休止时间
缝焊时,主要通过焊接时间控制熔核尺寸,通过冷却时间控制重叠量。在较低的焊接速度时,焊接与休止时间之比为1.25:1-2:1,可获得满意结果。当焊接速度增加时,焊点间距增加,此时要获得重叠量相同的焊缝,就必须增大比例。为此,在较高焊接速度时,焊接与休止时间之比为3:1或更高。
4、焊接速度
焊接速度与被焊金属、板件厚度、以及对焊缝强度和质量的要求等有关。通常在焊接不锈钢、高温合金和有色金属时,为了避免飞溅和获得致密性高的焊缝,必须采用较低的焊接速度。有时还采用步进缝焊,使熔核形成的全过程均在滚盘停止的情况下进行。这种缝焊的焊接速度要比常用的断续缝焊低得多。
焊接速度决定了滚盘与板件的接触面积、以及滚盘与加热部位的接触时间,因而影响了接头的加热和散热。当焊接速度增大时,为了获得足够的热量,必须增大焊接电流。过大的焊接速度会引起板件表面烧损和电极粘附,因而即使采用外部水冷却,焊接速度也要受到限制。
二、缝焊工艺参数的选择
与点焊相似,主要是根据被焊金属的性能、厚度、质量要求和设备条件来选择的。通常可参考已有的推荐数据初步确定,在通过工艺试验加以修正。
滚盘尺寸的选择与点焊电极尺寸的选择原则一致。为减小搭边尺寸,减轻结构重量,提高热量效率,减小焊机功率,近年来多采用接触面宽度为3-5mm的窄边滚盘。
滚盘的直径和板件的曲率半径均影响滚盘与板件的接触面积,从而影响电流场的的分布与散热,并导致熔核位置的偏移。当焊盘直径不同而板件厚度相同时。熔核将偏向小直径滚盘一边。滚盘直径和板件厚度均相同,而板件呈弯曲形状时,则熔核偏向板件凸向电极的一边。
不同厚度或不同材料缝焊时,熔核偏移的方向和纠正熔核偏移的方法也类似于点焊,可采用不同的滚盘直径和宽度,不同的滚盘材料,以及在滚盘与板件间加垫片等。
在不同厚度板件缝焊时,由于经过已焊好的焊缝区有显著的分流,可以减小熔核向厚件的偏移。但在厚度差较大时,薄件的焊透率仍然是不足的,必须采用上述纠正熔核偏移的措施。例如在薄件一边采用导电性较低的铜合金做滚盘,并将其宽度和直径也做得小一些。
低碳钢是焊接性最好的缝焊材料。低碳钢搭接缝焊根据使用目的和用途可采用高速、中速和低速三种方案。下表为低碳钢搭接缝焊的焊接条件。手动移动工件时,对便于对准预定的焊缝位置,多采用中速。自动焊接时,如焊机的容量足够,可以采用高速或更高的速度。如焊机容量不够,不降低速度就不能保证足够大的熔宽和熔深时,就只能采用低速。


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