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STT焊接技术工艺特点及参数

1.1  STT焊接技术高效、经济的优点

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录STT焊与TIG焊、SMAW焊相比,焊接效率是TIG焊的3~5倍,SMAW焊的1.5~2倍。综合比较后STT焊所需成本是TIG焊的1/3。另外,STT焊基本不产生熔渣和飞溅,焊接时的层间清理和焊后的表面清理要比焊条电弧焊容易得多,清理费用约为SMAW焊的1/10。

1.2  STT原理

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录美国林肯公司研制开发了一类专用于CO2气体保护焊的电源,使用这一电源能极大地减少焊接时的飞溅,

改善焊缝成形,其优越性已经在工程实践中得到证实,使飞溅减少了80%~85%。

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录CO2气体保护焊电源能减少飞溅的根本原因是采用了STT控制技术。CO2气体保护焊最大的缺陷是飞溅,而飞溅形成的原因是由于CO2气体保护焊在焊接时其熔滴过渡的方式是短路过渡,当焊丝与熔池金属之间形成液态金属“小桥”时,较大的短路电流流过逐渐变细的“小桥”,产生较大的电阻热,电爆破理论认为,短路过程中形成的液态“小桥”被急剧加热,过量的能量积累导致液态“小桥”汽化爆断,引起飞溅。

根据电爆破理论,电爆破能量主要由在液态“小桥”爆破前100~150μs内的短路电流所决定的。所以,控制飞溅也就是主要将液态小桥爆破前150μs内的短路电流迅速减下来。又由于CO2气体保护焊的过渡频率在每秒几十次,这种积累的飞溅量很大,焊缝成形也受到破坏。

STT控制的焊接方法就是从根本上解决了液态“小桥”汽化爆断的问题,其核心在形成短路“小桥”后焊接电流瞬间减小,在表面张力、重力和电磁力的作用下,拉断金属“小桥”,使熔滴由短路过渡转变为自由过渡。这种方法其实质就是利用电弧本身作为传感器来检测电弧电压,根据电压来判断熔滴过渡的瞬时形态,从而根据检测到的电弧电压的变化,按照STT的要求控制瞬时电弧电流的变化,利用表面张力的作用达到熔滴平稳过渡的目的。

1.3  STT理论波形

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录STT电源是基于短路液桥表面张力过渡理论,利用逆变焊机的高速可控性,采用波形控制的一种新型逆变

电源,可减少飞溅,保证焊缝成形。STT电源工作为短路过渡方式,其电流输出是受电弧状态控制的。

STT焊接技术特点

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录(1)热输入减少,可以减少根部焊缝的焊接变形以及热影响区的面积。

(2)与传统的焊接方法相比,飞溅减少了90%,烟尘减少了50%~70%,因此,焊缝的周围比较干净

(3)对焊工的要求降低,同时正、反面成形均匀一致,边缘融合得更好,甚至可以进行0.6mm板材的仰焊。

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录(4)降低了对焊缝装配误差的要求。

(5)在焊接薄板和根部打底焊中,可以取代TIG焊,从而提高生产效率。

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录(6)适用范围广,适于焊接各种非合金钢、低合金钢、高合金钢和电镀钢。

(7)可以使用各种保护气体,包括纯氩气、氦气和二氧化碳气体。

2.2  焊接工艺参数

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录(1)送丝速度通过控制该参数可控制熔敷效率和电流过渡频率。但该参数对其他参数的依赖性较大,其必须与其他的参数相匹配,否则将引起焊缝成形差或飞溅大等缺陷。

(2)基值电流

其可控制焊缝形状,提供焊缝总体热输入量。基值电流太大会造成滴状过渡和形成大的熔滴,这样会使飞溅增大,而太小会引起焊丝抖动,也会使焊缝金属的润湿性变差。基值电流的大小与保护气体相关,φ(CO2)100%时,基值电流应比富氩混合气体时小一些。

(3)峰值电流

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录其可控制电弧长度与“电弧压缩”控制相似。峰值电流的作用是建立电弧长度和保证较佳的熔化。峰值电流大时会引起电弧瞬间变宽,同时增加了电弧长度。如果峰值电流设置太大,会形成滴状过渡,太小时会引起电弧不稳和焊丝抖动。实际焊接时,峰值电流的设置应满足最小的飞溅和熔池搅动作用。φ(CO2)100%时,峰值电流应比富氩混合气体时大一些,而且电弧长度应长一些,以减少飞溅。

(4)焊接速度焊接速度对熔深和熔宽均有明显的影响,焊接速度增加时,从焊缝的热输入和热传导角度来看,焊缝的熔深和熔宽都会减小。

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录(5)热起弧设置热起弧控制可以提高起弧的成功率,在焊缝起始点将增加20%~50%的电流,保证有足够的热输入以补偿因工件温度较低而散失的热量。

(6)尾拖根据需要给电弧增加热量而不增加电弧长度,这样可以提高润湿性。一般来说尾拖增加,电弧在熔池上的面积增大,峰值、基值电流相对要减小。

(7)间隙

STT用于薄板对接焊时一般不需要开坡口,但该焊接方法对间隙较为敏感。以3.0mm材料为例,间隙大小控制在1.4~1.8mm为宜,否则将出现焊不透或焊穿的缺陷。

由于STT有着热输入较小的特点,较厚的(>4.0mm)的板材焊接往往需要较大的电流,但改变某些工艺参数便可避免这一情况

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录3.  STT的工艺适用性

结合资料与试验,STT应用于焊接时,其施焊对象厚度下限为0.6mm。受STT电源功率的限制,对于4.0mm板材以1.0mm焊丝施焊时,无论间隙大小,均不能将板材焊透。此时可以通过改变焊接结构来解决。

万博bet-万博manbext网页版-manbext网页版登录试验表明,对4.0mmQ235钢板,只要开钝边为0,坡口角度为60°的V形坡口,就完全可以采用3.0mm板材不开坡口的焊接工艺焊接,并且效果良好

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