窄间隙焊接技术要点

为什么需要窄间隙焊接? TIG焊的所有优势不仅鼓励了以前只能手工完成的工作开始使用自动化,而且还开始涉及越来越大的工件应用。

因此,大功率焊接电源有了许多变体或新的研发产品,或引入额外功能,如使用热丝或双丝进给,或特定工具的推出,如堆焊和窄间隙焊炬,都明确扩大了TIG焊的应用范围。

如今,考虑使用TIG焊接30至300mm厚的工件不再是不切实际的,因为与市场上所有可用的工艺相比,TIG具有许多相关优势。

然而,厚工件的TIG焊接方法确实需要一些具体的知识,一方面,设备的选择和使用,另一方面,工件准备和操作技术的提高。

窄间隙焊接

定义

经过几十年的发展,TIG焊接已经成为一种重要的工艺,它提供了广泛的使用范围和合理的操作限制条件。热丝TIG工艺在所有焊接位置都能有效地获得高质量的焊缝,现在已经成为许多自动化应用的基础,包括那些涉及越来越大工件的应用。

窄间隙

窄间隙焊接
照片显示的是一个带送丝引导的窄间隙焊炬,置于窄间隙坡口入口处。焊炬厚度小,焊炬上装有保护气体气罩,保护焊池不被氧化。

窄间隙焊缝, 或窄坡口, 只是POLYSOUDE使用热丝TIG技术开发的一种特定工具。

目前,窄间隙焊接已成为一种成熟的工艺,可用于焊接厚壁金属,如30至300mm的厚壁管道和容器,通过大幅提高热丝TIG工艺的熔覆率,实现更为经济的生产目的。

工艺

通过减小坡口体积,可以显著提高生产率,且窄坡口工艺可更好地控制每层填充后工件的收缩。通过使用U型坡口(根部带短的平端的狭窄V型坡口),窄间隙焊枪可置入该坡口中单层单道完成填丝焊接。

窄间隙焊接
上图显示的是传统(左)和窄间隙坡口(右)焊接Ø 168 x 13mm管的焊接工艺。在传统焊接中每层多道不可避免,而在窄间隙焊接中,每层单道就足够了,从而生产率得以提高。

随着焊接产生的收缩,每层上方的坡口宽度在焊接后变得略窄,从而形成下一道的边界。这种技术,深度与宽度比高,在焊接壁厚至少25毫米的工件时具有成本优势,在壁厚高达250毫米的情况下也可以获得宽度不变的焊缝。

该焊接工艺主要用于焊接火电或核电站中的高压高温管道。世界上只有少数几家公司能够提供所需的精密设备和技术:Polysoude就是其中之一。

为什么选择窄间隙TIG焊机?

当焊接30到300mm厚的工件时,应始终考虑窄间隙TIG焊接 ,因为与市场上现有的其他工艺相比,窄间隙TIG焊接具有许多优点。

厚壁工件的TIG焊接需要一些关于设备选择和使用、工件准备和操作技术开发的特定知识。但是,一旦满足了某些先决条件,这项技术就可向所有工业领域开放,例如建造能源工厂(水力发电、常规火电/核电)、石油化工、金属加工以及厚壁管的制造或修补。

当采用窄间隙工艺时,生产率的提升是相当可观的,而且它与焊接管的厚度是成比例地增加:截面越厚,使用窄间隙热丝TIG焊接就越能获利。试验表明,窄间隙坡口与常规坡口相比,生产率的提高始于某一个厚度点,在这个厚度点上必须开始使用每层多道焊。壁厚在55至60mm时,获利系数是传统焊接的3倍,壁厚超过60mm时,获利系数是传统焊接的5倍。

图例显示的是窄间隙焊接中TIG/GTAW冷丝与TIG/GTAW热丝的生产率提升情况。在热丝TIG焊中,管壁厚度越大,生产率提高越多(不锈钢管外径为355mm,厚度为80mm时生产率提高3倍以上)。

优势

  • 坡口角度减小意味着可以更经济地完成焊接。标准坡口角度是37.5度,而窄间隙坡口角度可以小至3度。
  • 焊接层数道数减少,焊后收缩更可控。
  • 接头体积减小。
  • 减少了焊接时间。
  • 人力成本降低。
  • 接头侧壁几乎平行,角度变形减小。
  • 热输入量降低减少了管件金属的所受应力。
  • 冶金性能更具连贯性。
  • 消耗件成本降低。窄间隙焊接需要的填充焊丝更少,大大节约了材料成本。

窄间隙焊机-焊枪

由于进入坡口根部的尺寸有限,POLYSOUDE定制了一系列窄间隙焊炬。

窄间隙焊机
图片展示的是一把定位好的窄间隙焊枪在深坡口中进行打底焊

焊枪设计

焊枪设计是窄间隙焊接技术发展的关键:

  • 热丝兼容性
  • 尺寸窄
  • 完全绝缘
  • 钨极替换方便
  • 8 to 1.2mm焊丝
  • 摄像头监控
  • 结构结实
  • 重量轻 (便携)
  • 气保护
  • 预热至350°C
  • 350至400A时,100%暂载率

焊枪类型

  • 每种类型的焊枪有一个坡口插入深度上限,这决定了它所适用的材料厚度。

窄间隙焊机-V2与V3焊枪

适用于厚度达100mm的管件,采用绝缘材料和特殊形状,有效地将气体输送至根部,确保令人满意的气体保护效果。从插入厚度大约45mm开始,结合使用可拆卸的尾拖气罩来完成焊接。

对于厚度为0至150mm, 0至250mm和0至300mm的管件,均有相匹配的带尾拖气罩的焊枪(如需要,尾拖气罩可拆卸),实现从打底到盖面的所有焊道的焊接。所有窄间隙焊枪配有固定或摆动钨极。

窄间隙焊机-焊枪NG-7

该焊枪厚度为7mm,可以进入8.5 - 9mm宽的坡口,在所有位置完成热丝单道直线焊道焊接。不管坡口深度或者350度的预热温度,设计可确保100%暂载率。钨极座与焊枪主体绝缘,以预防枪体碰触坡口时发生短路。

窄间隙焊机-NG-OSC摆动焊枪

焊枪
图片展示的是配有保护气罩,摆动钨极和送丝引导的窄间隙焊枪。

这些焊枪的最小厚度为10mm。电极与焊丝与坡口绝缘,在圆周运动中实现摆动,并由一个驱动电机实现同步。机构允许焊丝运动与电极运动间的差异振幅设置。焊枪可以用于带摆动钨极的焊接或者钨极预先定位好的简单直线焊道焊接。

我们是谁

POLYSOUDE专注于新型弧焊解决方案的设计,开发和制造。该品牌在3个核心领域具有突出竞争优势:轨道式管管管板TIG焊机、自动化TIG和等离子焊接解决方案以及TIGer™双钨极堆焊设备。
POLYSOUDE 1961年成立,位于南特,生产各种电源和轨道式管管管板自动焊接设备,如各种开放式和封闭式焊接机头。作为TIG自动焊机厂家、自动焊接专机厂家,我们还提供广泛的服务,如焊机校准和培训。
如今,作为一家面向智能工厂的管焊机、管板焊机厂家,堆焊设备厂家,我们的产品设计均能满足工业4.0需要。