(慶陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 慶陽(yáng) 745000)

0 前言

手工鎢極氬弧焊搖擺焊法是把焊槍瓷嘴直接壓在焊縫坡口內(nèi)側(cè)(或已焊好的層間焊縫表面)，利用手腕以較大幅度搖擺焊槍槍柄，使瓷嘴在坡口兩側(cè)或已焊好的層間焊縫上作小范圍月牙形或鋸齒形滾擺，利用移動(dòng)的電弧熱熔化添入的焊絲形成焊縫來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的一種操作方法[1]。其焊縫成形美觀，焊縫背面及表面成形良好，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。

手工鎢極氬弧焊搖擺焊法是近幾年來(lái)在中國(guó)興起的一種焊接方法。根據(jù)有關(guān)資料顯示，大亞灣核電工程在大量的工藝管道和不銹鋼容器的焊接施工中廣泛采用了鎢極氬弧焊搖擺焊接操作工藝方法，不僅表面成形質(zhì)量大有提高，并且焊縫合格率達(dá)到90 %～95 %。從大亞灣核電工程開(kāi)始，搖擺焊接操作方法逐步在石油、化工、航天等領(lǐng)域的焊接中推廣應(yīng)用[2-3]。

1 手工鎢極氬弧焊搖擺焊操作介紹

手工鎢極氬弧焊搖擺焊具體操作方法是將焊槍槍嘴靠在坡口內(nèi)側(cè)或已焊好的層間焊縫上，輕握氬弧焊槍，并以坡口內(nèi)側(cè)或已焊好的層間焊縫為支撐，引燃電弧后作短暫停留，利用手腕的靈活性進(jìn)行月牙形或鋸齒字形規(guī)律性搖擺，使焊槍槍嘴在坡口內(nèi)或已焊好的層間焊縫上作扇形滾擺來(lái)實(shí)現(xiàn)鎢極端部往復(fù)擺動(dòng)，產(chǎn)生的電弧熱量使焊絲熔化成熔滴與母材相連，形成穩(wěn)定的熔池。搖擺焊操作手勢(shì)如圖1所示。

圖1 搖擺焊操作手勢(shì)

在搖擺焊過(guò)程中，焊槍槍柄部分以槍嘴為軸線由低到高，再由高到低的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生一個(gè)向前推移槍體的扭力，迫使瓷嘴作規(guī)律的橫向滾動(dòng)和縱向位移兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鎢極同步擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)焊槍沿焊接方向向前移動(dòng)。操作者搖轉(zhuǎn)槍柄的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)與焊縫平面成一定角度、封閉的扇形曲面，鋸齒擺動(dòng)的扇形曲面相對(duì)于月牙形擺動(dòng)平直一點(diǎn)，曲面半徑相對(duì)于月牙形大一些。

焊槍瓷嘴邊緣與母材或已焊好的層間焊縫表面為點(diǎn)接觸，其觸點(diǎn)連續(xù)所滾過(guò)的弧長(zhǎng)與鎢極端部月牙或鋸齒運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度相仿。也就是說(shuō)，鎢極端部和瓷嘴下邊緣對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)作同步運(yùn)動(dòng)，瓷嘴上的每一個(gè)觸點(diǎn)相當(dāng)于鎢極端部擺動(dòng)軌跡上的相應(yīng)一點(diǎn)。鎢極、瓷嘴運(yùn)行軌跡，如圖2所示。

圖2 鎢極、瓷嘴運(yùn)行軌跡

從圖2可以看出，瓷嘴上的A點(diǎn)、B點(diǎn)與鎢極在焊縫上的A′點(diǎn)、B′點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。焊槍的搖擺帶動(dòng)瓷嘴小幅度往復(fù)擺滾達(dá)到對(duì)焊接熔池溫度有效地控制，其熔池溫度最高點(diǎn)位作橫向規(guī)律性的改變，并在縱向不斷向前位移。從而使焊絲在送入熔池時(shí)，其末端伸入融化區(qū)，有效地避開(kāi)了高溫電弧區(qū)，不會(huì)破壞電弧的燃燒穩(wěn)定性，更不會(huì)造成熔池內(nèi)部污染。熔池、瓷嘴擺動(dòng)及填絲位置如圖3所示。

搖擺焊操作時(shí)手臂力量不宜過(guò)大，如果擺幅搖擺節(jié)奏(焊槍擺動(dòng)節(jié)奏一般是兩邊稍慢，中間稍快)、搖擺前進(jìn)的頻率和步距一定，匹配合適的焊接參數(shù)以及規(guī)律性的填絲，可以很好地控制熱輸入量，從而得到外觀整齊均勻的魚(yú)鱗紋焊波。值得注意的是，搖擺不是直接用鎢極端部在母材上畫(huà)圓弧或者直接進(jìn)行左右擺動(dòng)，而是人為控制焊槍搖擺使瓷嘴下沿在母材上作月牙形或者鋸齒形軌跡的滾擺運(yùn)動(dòng)。瓷嘴背面與母材觸點(diǎn)如圖4所示。

圖3 熔池、瓷嘴擺動(dòng)及填絲位置

圖4 瓷嘴背面與母材接觸點(diǎn)

在焊接過(guò)程中，如果擺弧不穩(wěn)定或縱向步距太大或者擺動(dòng)頻率過(guò)快，會(huì)造成焊接紋路粗大、不均勻，焊縫外觀不平滑等問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)證明，焊接過(guò)程中擺弧越穩(wěn)定，步距越小，焊縫外觀紋路越小。焊縫外觀紋路的美觀程度一般與操作者操作熟練程度有關(guān)，要求焊工在焊接過(guò)程中及時(shí)觀察和掌握焊縫的形成狀況，以便及時(shí)調(diào)整手工送絲速度、焊槍左右搖擺的幅度頻次，使焊絲均勻熔化在焊接位置，達(dá)到焊縫成形良好的目的。

2 手工鎢極氬弧焊搖擺焊與常規(guī)焊法比較

2.1 操作控制

手工鎢極氬弧焊搖擺焊是利用手腕力量使焊槍一定幅度的搖擺，帶動(dòng)瓷嘴與坡口兩側(cè)或已焊好的層間焊縫表面作穩(wěn)定的規(guī)律性滾擺運(yùn)動(dòng)，并利用電弧熱熔化填入的焊絲來(lái)實(shí)現(xiàn)熔池縱向不斷位移的焊接操作方法。手工鎢極氬弧焊搖擺焊具有較好的規(guī)律性和穩(wěn)定性，操作者在焊接時(shí)根據(jù)焊縫的寬窄、深淺、溫度等選擇適當(dāng)?shù)那耙屏?、頻率、速度、送絲方法，基本上都能焊出較平整的合格焊縫。而常規(guī)焊法的焊槍一般只作直線移動(dòng)和橫向擺動(dòng)，操作者手臂擺動(dòng)量較小，其弧長(zhǎng)不易控制，動(dòng)作精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性差。

2.2 焊縫質(zhì)量

手工鎢極氬弧焊搖擺焊與常規(guī)焊法相比，其焊接電流較小，熔合區(qū)范圍較大，焊接過(guò)程中熱量分布均勻，熔池溫度易控制，坡口兩側(cè)熔合性能好。在整個(gè)焊接過(guò)程中，焊槍運(yùn)行比較平穩(wěn)，規(guī)律性的擺動(dòng)加大了氬氣的保護(hù)范圍，避免外界空氣中其它介質(zhì)的干擾，避免了常規(guī)焊法焊槍移動(dòng)速度和氬氣的保護(hù)效果匹配要求高、焊接操作過(guò)程中的不平穩(wěn)填絲焊接不均勻、熔池溫度控制不當(dāng)出現(xiàn)焊縫外形尺寸超出要求，以及焊波脫節(jié)凸凹不平，成形不良或者未焊透和未熔合的缺欠。搖擺焊與常規(guī)焊法相比，其每層焊縫較薄，焊接速度較快，焊縫表面比較平滑，焊波均勻整齊，焊縫寬度一致，成形美觀，質(zhì)量穩(wěn)定。

搖擺焊以瓷嘴支撐點(diǎn)使焊工勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較小，焊工腕部不必承受焊槍的自重，避免了常規(guī)焊法由于操作者疲倦導(dǎo)致運(yùn)槍不穩(wěn)形成的焊縫焊波不均勻現(xiàn)象。

2.3 作業(yè)空間要求

搖擺焊法相對(duì)常規(guī)焊法，不足之處是對(duì)作業(yè)空間的要求較高，使用位置受到限制。在焊接操作過(guò)程中，由于手臂搖動(dòng)幅度較大，操作相對(duì)較困難，所以只適應(yīng)于焊接位置較為寬敞和無(wú)障礙焊接的場(chǎng)所。

2.4 施工相對(duì)成本

搖擺焊法焊接每層的厚度相對(duì)于常規(guī)焊法較薄，比常規(guī)焊法焊接層數(shù)多，裝配間隙比較大，焊縫較寬，擺動(dòng)具有一定的幅度,其用氣量相對(duì)于常規(guī)的焊法較大一些,所以施工成本相對(duì)較高。

3 手工鎢極氬弧焊搖擺焊操作注意事項(xiàng)

手工鎢極氬弧焊搖擺焊接操作時(shí)，除了作好焊前準(zhǔn)備工作外，還要注意以下幾點(diǎn)：

(1)必須有效地控制好搖擺幅度(槍柄搖擺角度一般應(yīng)在85°以內(nèi)為宜)和頻次、焊縫坡口兩側(cè)的停留時(shí)間以及送絲量(送絲速度)等焊接工藝參數(shù)。

(2)焊接過(guò)程中,應(yīng)注意手抓焊槍的力度不要太大，控制好焊接時(shí)的手腕擺動(dòng)的穩(wěn)定性，減少身體擺幅。開(kāi)始起焊時(shí)，焊絲與焊件成45°角慢慢前送，焊絲送進(jìn)時(shí)要有規(guī)律性的擺動(dòng)，運(yùn)絲方法可根據(jù)坡口的大小選擇，坡口角度較小時(shí)焊絲可放于接近熔池中間位置，坡口較大時(shí)可采用兩側(cè)點(diǎn)進(jìn)送絲(要相當(dāng)熟練，避免碰到鎢極)。

(3)在焊接過(guò)程中要及時(shí)觀察和掌握焊縫的成形情況，從而及時(shí)調(diào)整手工送絲速度和送絲量。避免瓷嘴打滑使電弧脫離熔池，電弧脫離熔池會(huì)造成焊縫成形不均勻，從而影響焊縫質(zhì)量。避免因焊槍抖動(dòng)燒損鎢極，造成熔池夾鎢等缺欠。

4 結(jié)束語(yǔ)

手工鎢極氬弧焊搖擺焊操作規(guī)律性強(qiáng)，焊接速度較快，焊波均勻，焊縫成形美觀，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、航天等多個(gè)領(lǐng)域。焊接操作人員在操作過(guò)程中，要改變傳統(tǒng)的運(yùn)槍習(xí)慣，注意焊槍瓷嘴滾擺的頻步和擺幅，選用合適的焊接參數(shù)，并配合正確的送絲手法，以保證焊縫成形良好，質(zhì)量穩(wěn)定。

[1] 余世宏．奧氏體不銹鋼的搖擺焊接工藝研究[C]∥中國(guó)工程建設(shè)焊接協(xié)會(huì)第八屆年會(huì)論文集.天津，2001：99．

[2] 胡紅明．手工氬弧焊大搖擺操作工藝方法[J]．電焊機(jī)，2008，38(10)：37-39．

[3] 沈亞仁．厚壁管TIG根焊搖擺手法焊接技術(shù)[J]．焊管，2009，32(10)： 51-53.

[4] 楊立川．手工鎢極氬弧焊大搖擺操作工藝在小口徑鎳基合金管焊接中的應(yīng)用探討[J]．城市建設(shè)理論研究,2014(5)：20-24.

[5] 劉玉英，李斌，楊寶峰．手工鎢極氬弧焊的基本操作技術(shù)[C]．第四屆石油工程焊接技術(shù)交流研討會(huì)論文集.天津，2006：74-75．

[6] 黃聲明．淺談手工鎢極氬弧焊操作的訓(xùn)練要點(diǎn)[J]．福建建材，2014(10)：85-87．

[7] 陳海軍．建筑焊割工[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010．