王小峰

摘 要：本文在介紹氬弧焊接的工藝特點的前提下，結(jié)合壓縮機結(jié)構(gòu)中儲液器與支架的材料特性，明確了將其兩者采用焊接固定的相關(guān)工藝。該工藝經(jīng)過實驗檢討，對應(yīng)產(chǎn)品完成品質(zhì)評價，最終確定了壓縮機儲液器采用該焊接工藝的可行性。為我司儲液器焊接式樣壓縮機的工藝開發(fā)及量產(chǎn)化生產(chǎn)工藝提供幫助。

關(guān)鍵詞：氬弧焊；鎢針；直流正接；壓縮機

1 引言

鎢極氬弧焊，它是使用純鎢或活化鎢電極，以惰性氣體—氬氣作為保護氣的氣體保護焊方法。鎢棒電極只起導(dǎo)電作用不熔化，通電后在鎢極和工件間產(chǎn)生電弧，利用電弧產(chǎn)生的熱量熔化工件的接頭處而形成熔池，熔池冷卻后形成焊縫。這種方法已廣泛應(yīng)用于對焊縫質(zhì)量要求較高的高強度鋼、高合金鋼和有色金屬的焊接。

目前，壓縮機結(jié)構(gòu)中，儲液器的固定方式主要均為采用箍帶配合螺釘緊固對應(yīng)，造成壓縮機儲液器的回轉(zhuǎn)振動值較大，引發(fā)噪音問題。通過理論分析和實驗檢討，確認儲液器與支架采用焊接固定方式對儲液器的回轉(zhuǎn)振動及壓縮機的噪音較大的改善。因此，確定一種適合的、有效的焊接方法，對壓縮機制造及其噪音改善有十分重要的作用。

2 鎢極氬弧焊的原理及特點

2.1 鎢極氬弧焊的原理

鎢極氬弧焊是用鎢棒作為電極，采用氬氣進行保護的焊接方法。焊接時氬氣從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成氣體保護層隔絕空氣，以防止其對鎢極、熔池及熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

2.2 鎢極氬弧焊的優(yōu)點

由于氬氣是惰性氣體，具有極好的保護作用，能有效地隔絕空氣，保證高溫下被焊金屬中合金元素不會被氧化燒損，同時它本身既不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于液態(tài)金屬，使得焊接過程中熔池的冶金反應(yīng)簡單易控制，不需要使用焊劑就幾乎可以焊接所有的金屬，焊后不需要去除焊渣，為獲得高質(zhì)量的焊縫提供了良好條件。

鎢極氬弧焊的電弧非常穩(wěn)定，即使在很小的電流情況下仍可穩(wěn)定燃燒，熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入容易調(diào)整，且焊接過程采用氬氣保護無焊渣，且為明弧焊接，電弧、熔池可見性好，便于觀察和操作，適合各種位置焊接，技術(shù)容易掌握，也容易實現(xiàn)機械化和自動化。

3 鎢極氬弧焊工藝

3.1 焊接的電源種類與極性

一般根據(jù)被焊材料的特性，氬弧焊焊接電源可以選擇直流或交流，而為直流電源時，根據(jù)不同的材料，又可以選擇正接法或反接法。采用交流電焊接時，具有陰極破碎作用，在工件為負時，鎢極為正的半周波里，因受到正離子的轟擊，工件表面的氧化膜破裂，使液態(tài)金屬容易熔合在一起，通常用來焊接表面有致密的高熔點氧化膜的鋁、鎂及其合金。

采用直流正極性的工藝方法時，工件接正極，其溫度較高，適于焊接厚工件及散熱快的金屬，鎢極接負極，溫度低，可提高許用電流，用時鎢極燒損小，電弧的穩(wěn)定性較好。

壓縮機結(jié)構(gòu)中，儲液器及其相連接的儲液器支架均為低合金高強度鋼，焊接時所需的熱量較大，電流較高。為了提高鎢極的使用壽命，保證電弧的穩(wěn)定，對應(yīng)的焊接電源種類與極性，我們確定為采用直流正極性，即采用直流電源，配合工件接電源正極，焊槍接電源負極的工藝方法。

3.2 氬氣的使用

氬氣是一種惰性氣體，在常溫下與其它物質(zhì)均不起化學(xué)反應(yīng)，在高溫下也不溶于液態(tài)金屬中。焊接時，保護氣體不僅僅是焊接區(qū)域的保護介質(zhì)，也是產(chǎn)生電弧的氣體介質(zhì)。為起到良好的保護作用，氬氣的流量也應(yīng)得到控制。若氬氣流量過小，保護氣流軟弱無力，保護效果不好，易產(chǎn)生氣孔好焊縫被氧化，同時鎢極也容易因氧化而燒損；若氬氣流量過大，容易產(chǎn)生紊流，保護效果也不好，還會影響電弧的穩(wěn)定燃燒。通常，可按下列公式計算氬氣的流量：Q=（0.8～1.2）D

式中：Q—氬氣流量（l/min），D—噴嘴直徑（mm）

對應(yīng)儲液器焊接工藝檢討時，我們通過觀察焊縫及鎢極形狀和顏色的變化，對氬氣流量設(shè)定是否合適進行判斷。焊后鎢極端部為銀白色，則說明保護效果好；如果焊后鎢極發(fā)藍，說明保護效果差。并且，我司采購的焊接設(shè)備中，焊槍上噴嘴直徑為φ10mm，最終，在實際工藝確定時，明確氬氣的流量范圍為10±2L/min。

3.3 鎢極的端部形狀及伸出長度

鎢極端部形狀是一個重要焊接參數(shù)，根據(jù)所用焊接電流種類，可以選擇不同的端部形狀。并且尖端角度的大小會影響鎢極的許用電流、引弧及穩(wěn)弧性能。通常，小電流焊接時，選用小直徑鎢極和小的錐角，可使電弧容易引燃和穩(wěn)定；在大電流焊接時，增大錐角可避免尖端過熱熔化，減小損耗，并防止電弧往上擴展而影響陰極斑點的穩(wěn)定性。

鎢極尖端角度對焊縫熔深和熔寬也有一定影響。隨著尖端角度增加，將引起弧柱擴散，導(dǎo)致熔深減小，熔寬增大；隨著尖端角度減小，弧柱擴散傾向減小，熔深增大，熔寬減小。焊接電流越大，對應(yīng)上述變化會越明顯。

鎢極伸出長度是指鎢極尖端到鎢極夾那一段鎢極的長度，它不僅影響保護效果，還影響鎢極的最大允許電流。因為這段鎢極傳導(dǎo)焊接電流不僅受電弧熱作用，而且電流流過時，會產(chǎn)生電阻熱，因此，這段長度越長，同一直徑的鎢極的許用電流越小。鎢極伸出長度越短，噴嘴離工件越近，對鎢極和熔池的保護效果越好，但妨礙觀察熔池，并且容易燒壞噴嘴。

3.4 焊接電壓

鎢極氬弧焊的電弧電壓主要是由弧長決定的，而弧長指鎢極尖端與焊接工件之間的距離。弧長增加，電弧電壓增高，焊縫寬度增加，熔深減小，電弧太長電弧電壓過高時，容易引起未焊透及咬邊，而且保護效果不好，引起電極的異常燒損，在焊縫中發(fā)生氣孔。但電弧也不能太短，電弧電壓過低，電弧太短焊絲給送時容易碰到鎢極引起短路，使鎢極燒損，還容易夾鎢。鎢極氬弧焊的電弧長度根據(jù)電流值的大小通常選擇1.2～5mm之間。需要填加焊絲時，要選擇較長的電弧長度。

鎢極氬弧焊的焊接電流通常是根據(jù)工件的材質(zhì)、厚度和接頭的空間位置來選擇的，焊接電流增加時，熔深增大，焊縫的寬度和余高稍有增加，但增加很少，焊接電流過大或過小都會使焊縫成形不良或產(chǎn)生焊接缺陷。一般來說，對于焊接電流的大小，可通過參考焊接強度實驗及熔深實驗進行確認。

4 壓縮機焊接的應(yīng)用

目前，在壓縮機結(jié)構(gòu)中，外部材料較多均為碳鋼板材，相互之間的連接，主要采用二氧化碳氣體保護焊接工藝。而壓縮機上的儲液器，因?qū)儆诒”诓牧?，且其固定要求對?yīng)局部固定即可，若采用二氧化碳氣體保護焊接工藝容易出現(xiàn)焊穿等不良問題?，F(xiàn)有的固定方案較多均為采用箍帶配合螺釘緊固的方式對應(yīng)。

針對該結(jié)構(gòu)，考慮到鎢極氬弧焊工藝的穩(wěn)定性較好，焊接薄壁材料存在較大優(yōu)勢的特點，在儲液器固定方式上采用鎢極氬弧焊即成為可能。

經(jīng)過前期工藝摸索檢討，針對儲液器固定的鎢極氬弧焊工藝已經(jīng)得到初步確認，相關(guān)的工藝評價結(jié)果確認合格。

5 鎢極氬弧焊的有害因素

首先，若采用釷鎢極，其中的釷是放射性元素，但鎢極氬弧焊時釷鎢極的放射劑量很小，在允許范圍之內(nèi)，危害不大。如果放射性氣體或微粒進入人體作為內(nèi)放射源，則會嚴重影響身體健康。因此，因盡可能采用放射性劑量極低的鈰鎢極，對應(yīng)鎢極加工時，應(yīng)采用密封式或抽風(fēng)式砂輪磨削，操作者應(yīng)配戴口罩，手套等個人防護用品，加工后要洗凈手臉。

其次，氬弧焊時，弧柱溫度高，紫外線輻射強度遠大于一般焊條電弧焊，因此在焊接過程中會產(chǎn)生大量的臭氧和氧氮化物，尤其臭氧的濃度遠遠超出參考衛(wèi)生標準。如不采取有效通風(fēng)措施，這些氣體對人體健康影響很大，是氬弧焊最主要的有害因素。因此，氬弧焊的工作現(xiàn)場要有良好的通風(fēng)裝置，以排出有害氣體及煙塵。

6 結(jié)語

本文主要通過闡述鎢極氬弧焊工藝的特點，結(jié)合壓縮機儲液器與支架的材料特性，明確了該焊接工藝的主要方向。同時，將該焊接工藝運用于實驗檢討，通過相關(guān)的品質(zhì)評價，確認了焊接工藝的有效性。最終，使氬弧焊工藝在壓縮機儲液器與支架的固定方式上成功實施。為儲液器焊接式樣壓縮機的工藝開發(fā)及量產(chǎn)化制造，掃清了工藝障礙。

參考文獻：

[1]焊接學(xué)會.焊接手冊第一卷[M].北京；機械工業(yè)出版社，2008.1.1.