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不锈钢垂直向上焊接时会出现的问题及策略分析

大学仕 2020-11-16 13:10

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六价铬的限制阻止了大多数地方使用药芯焊丝（FCAW），而气体金属电弧焊（GMAW）在坡口焊的两个方向上都表现不佳。那么，制造商该做什么才能获得更好的性能和可靠性呢？

从材料处理到切割和焊接，不锈钢（SS）通常会带来一些制造困难。让我们快速回顾一下使不锈钢不锈的原因。

存在几种不同的SS组，但是通常碳钢变成一种不锈钢，其中铬的添加量最少为10.5％（重量）。不锈钢最常见的版本是奥氏体SS，其中包含约8％重量的镍。这提高了耐腐蚀性，用作奥氏体催化剂，并大大提高了低温应用的韧性。

奥氏体SS系列被归类为18％铬/ 8％镍材料，可有效抵抗环境或化学性质的氧化（生锈）和腐蚀。选择一种特殊类型的SS取决于其在使用条件下提供所需机械性能的能力。这些取决于产品浓度，工作温度范围或粘度而变化。磨蚀会极大地降低某些等级或类型的不锈钢作为工作温度的函数的有效性。

关于焊接，铬和镍以及其他合金元素的添加也是使焊接SS更具挑战性的原因。这些元素改变了焊接熔池的动力学，其中之一就是流动性，这是由电弧能量传递和熔融焊池表面张力的变化引起的。由于这些原因，垂直向上焊接（3G / F）或垂直向下焊接变得更具挑战性。

SS焊接制造的首要目标是找到合适的填充金属以满足预期的服务条件。
如果需要，应在要求的使用条件下考虑使用保护气体。假设满足所有这些条件，下一个目标是使用焊接工艺和填充金属，使您能够进行无缺陷的焊接并优化焊接工艺的沉积速率。对于大多数应用，将选择用于手动焊接工艺的钨极气体保护焊（GTAW），GMAW或FCAW。GTAW生产出一些最高质量的焊缝，但在沉积速率和行进速度方面非常缓慢，因此我们暂时不考虑使用。当然，出于简化设备的目的，现场维修焊接也可能会采用屏蔽金属电弧焊（SMAW），但我们将专注于内部制造。

由于SS具有多种化学成分，远远超过碳钢，因此对一个等级有效的化学成分可能对另一等级不起作用。使用条件所需的SS基材的特定等级要求您选择匹配或超过所需机械性能的填充金属。垂直向下焊接的常见问题是焊缝的焊道外观不良，飞溅过多，焊趾搭接不良，缺乏熔合和洗出（或凹入）外观。您仍然可以在薄材料上创建结构合理，防漏的焊缝，但总体而言，这些变量的总和可能会使制造商寻求其他解决方案。请记住，对于厚度小于3/16英寸的材料，垂直向下焊接是最常见的技术。如果您要焊接的零件不能安全定位，因此焊缝处于水平或水平位置（1G / F或2G / F），则3G / F（垂直向上）可能是唯一的选择。

对于厚壁型材，最好的性能是使用GMAW或FCAW垂直向上焊接。与GMAW相比，使用FCAW进行焊接确实会产生更多的烟雾和烟气，但它确实可以产生高质量的焊缝和良好的沉积速率。许多公司都使用FCAW焊接SS，并采用适当的工程控制措施来确保对焊工的安全。但是，请咨询您的安全部门和当地的工业卫生员，以确保采取正确的安全措施并遵守OSHA要求。

考虑到所有因素，这使GMAW成为SS焊接的理想工艺。GMAW有两种选择线的选择：实心线或金属芯线。对于单线应用，工业上最常见的做法是使用0.035-0.045-in.-dia。实心线，98％氩气/ 2％的二氧化碳保护气体混合物以及短路传输模式。您将需要一个具有陡峭斜率和可调电感的恒压焊接电源，以在3G / F位置焊接时最大程度地减少焊接飞溅并允许更大的熔池流动性。这对于使用这种焊缝金属转移模式生产高质量的焊缝和美观的外观至关重要。

如果您的设备可以脉冲传输方式焊接，则可以使用金属芯焊丝。通常，该焊丝使用90％氩气/ 10％二氧化碳保护气体混合物。您将要使用0.045英寸或0.052英寸的直径。电极和焊缝处于脉冲模式。

在某些应用中，基于先前讨论的材料厚度，脉冲传输模式通过垂直向下焊接而对于其他垂直向上焊接提供了良好的结果。根据焊接设备的制造商及其脉冲焊接波形，填充金属的质量和化学性质以及所使用的SS等级，您必须进行一些实验才能找到产生最佳结果的焊接参数。
（文章来源于机器人在线网）

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