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你了解夹钨,对焊缝的影响有多大吗?

更新时间:2019-09-10 09:20:11

“夹钨”缺陷是TIG焊(钨极氩弧焊)特有的一种焊接缺陷。夹钨的危害表现为恶化接头的力学性能以及降低焊接结构的使用寿命。

钨极氩弧焊时,由于某些原因,使钨极强烈地发热,使钨极端部熔化、蒸发,或钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹杂物,称为夹钨。《焊接词典》将“夹钨”缺陷定义为:钨极惰性气体保护焊时,钨极微粒混入焊缝金属的现象。

夹钨在焊缝照相底片上的影像如图1所示。由于夹钨几何形状不规则,尖角、棱角对焊缝有割裂作用,易造成应力集中,是产生裂纹的根源之一,因此,夹钨是一种比较严重的缺陷。

一、影响焊缝产生夹钨缺陷的因素

TIG焊夹钨缺陷的产生原因,技术文献有一些记载,另外,根据笔者实际焊接经验总结和经过焊接试验的数据统计,导致焊缝产生夹钨的原因有以下几方面:

1.工艺因素的影响

一般认为,焊接电流、保护气体、钨极伸出长度等工艺因素对TIG焊夹钨缺陷的产生有一定的影响。

(1)焊接电流超过了钨极的承载能力,导致钨极过热烧损,钨粒崩落熔池。

(2)钨极伸出长度过长,导致钨极过热,钨极熔化或氧化,进入熔池,形成夹钨。

(3)保护不良,导致钨极氧化。一般是因为保护气体选择不当,保护气体流量选择错误以及外界因素干扰(室外气流等)导致夹钨缺陷产生。

(4)直流TIG焊时极性选择不当(直流反极性)或采用交流电源焊接,也会大大增加夹钨的几率。

2.操作因素的影响

手工焊接过程中,由于操作者施焊操作不慎,也会导致夹钨缺陷的产生。

根据TIG焊的操作经验,焊接操作方面导致夹钨缺陷产生的因素主要有:

(1)钨极与熔池或焊丝接触。一般是由于操作手法不熟练或电极夹夹持电极不牢使钨极滑落与熔池接触;在TIG焊接触引弧时,也易将钨颗粒带入熔池。

(2)熔池飞溅造成对钨极的污染。焊件清理不良,铁锈、污物等导致飞溅增大,飞溅金属与钨接触后落入熔池。

(3)TIG焊接触引弧时,钨极直接与焊件接触,易产生夹钨。

3.钨极材料对夹钨缺陷的影响

(1)钨极种类的影响

相同电流条件下,铈钨极较镧钨极易出现夹钨缺陷。

(2)钨极锥度的影响

钨极的圆锥角大时,不易出现夹钨。

(3)钨极端部形式的影响

端部为尖角时较端部位圆角时更为易于产生夹钨缺陷。

(4)钨极质量

钨极如果质量问题出现开裂或产生裂纹,也会在焊接过程中使钨崩落至焊接熔池导致裂纹产生。

另外,钨极在打磨时表面过于粗糙,也会增大夹钨缺陷产生的几率。

二、焊缝夹钨缺陷成因分析

1.工艺因素

在钨极种类、钨极直径一定的情况下,钨极对电流的承载能力是有一定限度的,过大的焊接电流,将导致钨极烧损,最终导致夹钨缺陷产生。

惰性气体保护焊,气体纯度不够或选择活性混合气体作为保护气体,将降低保护效果,使钨极得不到良好的保护从而被氧化。

直流反极性或TIG焊时交流负半周焊接,都将使钨极的温度升高,烧损严重,使钨颗粒进入熔池。

2.操作因素

焊工的操作熟练程度不高,手法不娴熟,会使钨极经常与工件或焊丝触碰;当焊缝受空间位置影响或焊枪障碍物影响,将增大操作过程的难度,增加钨极与熔池或焊丝触碰的几率。

3.钨极材料

目前钨极材料有纯钨极、钍钨极、铈钨极、镧钨极、锆钨极等几种。

纯钨极引电弧稳定性不高,现已很少采用;钍钨极由于具有一定的放射性也很少采用;采用较多的钨极材料是铈钨极和镧钨极。

铈钨材料有非辐射性、低熔化率、长的焊接寿命、良好的起弧性等优点。

镧钨有机械切割性能更好、抗蠕变性能更好、再结晶温度高、延展性好等优点。

由于在焊接时冷热温差交替出现,钨极端部角度小,很容易产生应力集中,导致钨极尖端应力断裂,钨极掉入熔池中形成夹钨。

如果钨极表面粗糙,焊接时,高温产生的氧化物在向尖端移动中在局部堆积,导致局部氧化物聚集,易产生崩裂现象,导致夹钨产生。

三、控制焊缝夹钨缺陷的措施

1.严格根据钨极的种类、直径选择所使用的焊接电流。

铈钨极是低电流焊接环境下的较好选择,保证具有良好的引弧性能。

镧钨极适用于较大焊接电流(I>100A)以及交流电源焊接时选用。镧钨极在温差大的情况下不易出现爆裂。

2.严格控制惰性保护气体的纯度(≥99.9%),不可将Ar+O2气体以及Ar+CO2气体用于TIG焊。

3.焊接时应控制钨极伸出长度,对接焊时钨极伸出长度一般保持在5~6 mm;焊接角焊缝时钨极伸出长度最好为7~8mm。

4.直流TIG焊选择直流正接极性。

5.选择合理的气体流量数值;在室外风大场所焊接应采用挡风板。

6.焊接时尽可能采用短弧焊接,增强保护效果。

7.使用专用的打磨设备打磨钨极;小电流焊接时钨极打磨出小的夹角和尖角;大电流焊接时打磨出适当大的夹角,端部打磨成大角度、圆角。

8.强化焊工操作基本功,焊接时,严格控制钨极与工件间距离,以免与工件接触导致夹钨。

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