CN101844266B - 手套箱保护氩弧焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手套箱保护氩弧焊方法，该焊接方法利用手套箱保护氩弧焊设备，通过快速抽真空-充气-快速抽真空-充气二次的方法，使手套箱保护氩弧焊设备中过渡仓和手套箱内氧气浓度降到最低，并对焊接过程中保护气体、保护气体流量、焊接电流、电弧长度、焊接速度等各因素的筛选，确定了最佳焊接工艺。实验结果表明本发明提供的手套箱保护氩弧焊方法，可以进一步提高防氧化效果，焊接效率高，焊接得到的产品质量优，能够在大功率产品上使用，如可以用于焊接大功率行波管收集极，提高行波管的质量，使用寿命更长，经济效益更好。

Description

手套箱保护氩弧焊方法

技术领域

本发明设计一种焊接方法，具体涉及一种手套箱保护防氧化氩弧焊方法。

背景技术

焊接技术广泛应用于机械设备生产中，普通焊接技术是用高电流使焊材融化，把相互分离的金属材料融为一体，但是普通的焊接技术由于在空气下进行，焊材容易被空气中的氧气氧化，焊接产品耐压等性能差。氩弧焊焊接技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气或氮气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属之间达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊中不断送入氩气或氮气等保护气体，使被焊金属不能和空气中氧气接触，从而可防止被焊金属被氧化下，但是这种隔离是靠气流保护，不能使氧气和被焊金属完全隔离，在焊接铜、镍、不锈钢等易氧化的金属时就容易产生氧化现象，并且目前的氩弧焊工艺参数没有统一标准，不能成批焊接，焊接效率较低，焊接成品合格率较低，不能满足高要求的标准。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种操作性强，焊接工艺稳定，应用范围广泛，能很好的防止氧化，且焊接效率高的手套箱保护氩弧焊方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明提供的手套箱保护氩弧焊方法具体包括以下步骤：

(1)接通电源，打开管道保护气体阀门、打开微氧仪、露点仪，按清洗按钮，待氧含量进入10～50PPM，水含量进入-40至-60，关闭清洗按钮，开循环按钮，进入除水、除氧状态；

(2)打开过渡舱外门，将被焊工件放在过渡仓的载物台上，关闭过渡舱外门，打开抽气阀门抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门，打开充气阀门对过渡仓和手套箱内充保护气体至压力表满，关闭充气阀门，再次打开抽气阀门对过渡仓和手套箱内抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门，打开充气阀门再次对过渡仓和手套箱内充保护气体至压力表满，关闭充气阀门，然后通过真空手套打开过渡舱内门，将被焊工件放置在手套箱内，关闭过渡舱内门；

(3)将被焊工件放在焊接台上，接地，打开焊枪氩气钢瓶阀门，调节氩气流量为12～18L/min；

(4)调整钨电极焊接电流至20～25安，调整钨电极末端到工件之间的电弧长度0.9～1.2毫米，将被焊工件固定，调整钨电极与焊件呈70～90度角，进行焊接，调整焊接速度使焊件充分熔化为准，焊接结束后，关闭电压，调钨电极电流为零，并关闭焊枪氩气，冷却10～30分钟，打开过渡舱内门和外门，取出工件，关闭过渡舱内门和外门，即得。

手套箱保护氩弧焊设备中装配有除氧和除水装置，因此焊接前通过除氧和除水装置将手套箱保护氩弧焊设备中氧气和过多水汽除掉，有利于减少氧化程度，提高焊接质量。

以上所述的步骤(2)采用快速抽真空-充保护气体-快速抽真空-再充保护气体两次操作，可以很好的使过渡舱和手套箱内氧气含量达到最低，符合焊接防氧化要求。

作为优选方案，本发明采用氩气或氮气作为保护气体，保护气体是焊接区域的保护介质，保护气体的特性直接影响焊接焊缝的质量，本发明考察了氢气、氩氢混合气体、氩气和氮气作为保护气体对焊接质量的影响，其中氢气是双原子分子，且具有较高的热导率和较好的还原作用，比较适合作为保护气体，但由于氢气具有危险性，不适合在超净间使用，且氢气的密度比空气小，不能起到很好的保护作用，故不采用；氮气属于中性气体，性质稳定，在手套箱保护氩弧焊设备中可以排除空气起到防氧化的作用，因此可作为保护气体使用；氩气是一种无色无味的单极子惰性气体，密度为空气的1.4倍，能很好覆盖在熔池及电弧上方，形成良好的保护，且氩气又不予任何金属产生化学反应，也不溶于金属中，氩气电离后产生的正离子质量大，动能也大，对阴极斑点的冲击力大，且具有很强的阴极雾化作用，因此，本发明的焊接采用氩气作为保护气体，焊接效果更好。

作为优选方案，步骤(3)中调节氩气流量为14～16L/min。氩气流量是影响到能否很好保护焊缝熔池的重要因素，随着焊接速度和电弧长度的增加，氩气流量也需相应增大，但是氩气流量过大，会使保护气体成为紊流，环境中的氧气反而会被卷入深池而易产生氧化，并且过大的氩气流会使熔融金属吹起而产生突起，破坏焊缝的形成，使焊缝产生气孔和氧化，而氩气的量过小不能很好的把被焊金属与残余的空气隔离，也容易产生微弱的氧化。因此，本发明经过对不同氩气流量的考察实验，结果表明，但氩气流流速保持在12～18L/min，作为更优，氩气流流速保持在14～14L/min时，不但能很好防止氧化，而且焊接效果好。

作为优选方案，步骤(4)中焊接电流为21～24安。焊接电流是氩弧焊的重要参数，随着焊接电流的增大，熔透深度和焊缝宽度也随着增加，但是如焊接电流过高，由于焊缝温度过高，容易引起焊缝氧化，甚至焊穿工件，但焊接电流如过小，焊接的速度降低，因此严格控制焊接电流是焊接效率和焊接质量的重要影响因素，本发明经过多次实验考察不同焊接电流对焊接质量的影响，最后确定焊接电流为20～25安，作为更优选的方案，焊接电流为21～24安，焊接质量和效率达到最好。

作为优选方案，步骤(4)中钨电极末端到工件之间的电弧长度1～1.1毫米。电弧长度是指电极末端到工件之间的距离，随着电弧长度的增加，焊缝宽度也约有增大，而熔透深度也稍有减小，如电弧长度过长，焊缝宽度增大容易被氧化并产生未焊透现象，因此在保证电极与工件不短路的前提下，应尽量缩短焊弧，经不同电弧长度实验筛选，确定电弧长度在0.9～1.2毫米时焊接效果较好，作为更优方案，电弧长度为1～1.1毫米时，焊接效果做好。

作为优选方案，步骤(3)中钨电极与焊件呈垂直90度角，钨电极与焊件互相垂直成90度角时，可以保证氩气良好的保护作用。

本发明提供的氩弧焊焊接方法，其中焊接速度对焊接质量和效率有很重要的关系，在一定的工作电压下，增大焊接速度，熔透深度和焊缝宽度都将减小，一般总希望提高焊接速度来减小热影响区，提高焊件质量，但是焊接速度过快，焊枪喷出的氩气因环境气体的阻力而偏向一边，使焊缝熔池得不到最好的保护，因此本发明还考察了不同焊接速度对焊接的影响，确定焊接速度使焊件充分熔化为准。点焊定位时，必须要求不少与3个点，且点与点之间的距离要均匀。

作为优选方案，步骤(3)中所述焊件材料为铜、镍或不锈钢。

有益效果：本发明提供的手套箱保护氩弧焊方法与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明所述的手套箱保护氩弧焊方法，整个焊接过程在一个密闭环境很好的手套箱内进行，且利用手套手进入保护环境，可以进行任意大小，任意角度的零部件及整管焊接，且工件的进出采用过渡舱的模式，工作效率高；并且本发明采用快速抽真空-充保护气体-快速抽真空-再充保护气体两次操作，可以很好的使过渡舱和手套箱内氧气含量达到最低，使防氧化达到最高标准。

2、本发明所述的手套箱保护氩弧焊方法，通过对保护气体、保护气体流量、焊接电流、电弧长度、焊接速度等各因素的筛选，确定了最佳焊接工艺，可以进一步提高防氧化效果，实验结果表明本发明提供的氩弧焊焊接方法，焊接效率高，焊接得到的产品质量优，能够在大功率产品上使用，如可以用于焊接大功率行波管收集极，提高行波管的质量，使用寿命更长，经济效益更好。

附图说明

附图为本发明氩弧焊过程中所用到的手套箱保护氩弧焊设备的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

一种手套箱保护氩弧焊方法，具体包括以下步骤：

(1)接通电源，打开管道氩气阀门，打开微氧仪、露点仪，按清洗按钮，待氧含量进入50PPM，水含量进入-50，关闭清洗按钮，开循环按钮，进入除水、除氧状态；

(2)打开过渡舱(1)外门，将被焊工件放在过渡仓(1)的载物台上，关闭过渡舱(1)外门，打开真空泵(2)的抽气阀门(3)抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开氩气钢瓶(4)的充气阀门(5)对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氩气至压力表满，关闭充气阀门(5)，再次打开抽气阀门(3)对过渡舱(1)和手套箱(6)内抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开充气阀门(5)再次对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氩气至压力表满，关闭充气阀门(5)，然后通过真空手套(7)打开过渡舱(1)内门，将被焊工件放置在手套箱(6)内，关闭过渡舱(1)内门；

(3)将被焊工件行波管收集极放在焊接台上，接地，打开焊枪氩气钢瓶阀门，调节氩气流量为18L/min；

(4)调整钨电极焊接电流至25安，调整钨电极末端到工件之间的电弧长度1.2毫米，将被焊工件固定，调整钨电极与铜材料焊件呈90度角，进行焊接，调整焊接速度使铜材料焊件充分熔化为准，焊接结束后，关闭电压，调钨电极电流为零，并关闭焊枪氩气，冷却30分钟，打开过渡舱内门和外门，取出工件，关闭过渡舱内门和外门，即得。

实施例2

一种手套箱保护氩弧焊方法，具体包括以下步骤：

(1)接通电源，打开管道氩气阀门，打开微氧仪、露点仪，按清洗按钮，待氧含量进入10PPM，水含量进入-60，关闭清洗按钮，开循环按钮，进入除水、除氧状态；

(2)打开过渡舱(1)外门，将被焊工件放在过渡仓(1)的载物台上，关闭过渡舱(1)外门，打开真空泵(2)的抽气阀门(3)抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开氩气钢瓶(4)的充气阀门(5)对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氩气至压力表满，关闭充气阀门(5)，再次打开抽气阀门(3)对过渡舱(1)和手套箱(6)内抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开充气阀门(5)再次对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氩气至压力表满，关闭充气阀门(5)，然后通过真空手套(7)打开过渡舱(1)内门，将被焊工件放置在手套箱(6)内，关闭过渡舱(1)内门；

(3)将被焊工件行波管收集极放在焊接台上，接地，打开焊枪氩气钢瓶阀门，调节氩气流量为16L/min；

(4)调整钨电极焊接电流至24安，调整钨电极末端到工件之间的电弧长度1.1毫米，将被焊工件固定，调整钨电极与镍材料焊件呈90度角，进行焊接，调整焊接速度使镍材料焊件充分熔化为准，焊接结束后，关闭电压，调钨电极电流为零，并关闭焊枪氩气，冷却30分钟，打开过渡舱内门和外门，取出工件，关闭过渡舱内门和外门，即得。

实施例3

一种手套箱保护氩弧焊方法，具体包括以下步骤：

(1)接通电源，打开管道氮气阀门，打开微氧仪、露点仪，按清洗按钮，待氧含量进入20PPM，水含量进入-40，关闭清洗按钮，开循环按钮，进入除水、除氧状态；

(2)打开过渡舱(1)外门，将被焊工件放在过渡仓(1)的载物台上，关闭过渡舱(1)外门，打开真空泵(2)的抽气阀门(3)抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开氩气钢瓶(4)的充气阀门(5)对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氮气至压力表满，关闭充气阀门(5)，再次打开抽气阀门(3)对过渡舱(1)和手套箱(6)内抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开充气阀门(5)再次对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氮气至压力表满，关闭充气阀门(5)，然后通过真空手套(7)打开过渡舱(1)内门，将被焊工件放置在手套箱(6)内，关闭过渡舱(1)内门；

(3)将被焊工件行波管收集极放在焊接台上，接地，打开焊枪氩气钢瓶阀门，调节氩气流量为12L/min；

(4)调整钨电极焊接电流至20安，调整钨电极末端到工件之间的电弧长度1.0毫米，将被焊工件固定，调整钨电极与镍材料焊件呈80度角，进行焊接，调整焊接速度使镍材料焊件充分熔化为准，焊接结束后，关闭电压，调钨电极电流为零，并关闭焊枪氩气，冷却30分钟，打开过渡舱内门和外门，取出工件，关闭过渡舱内门和外门，即得。

实施例4

一种手套箱保护氩弧焊方法，具体包括以下步骤：

(1)接通电源，打开管道氮气阀门，打开微氧仪、露点仪，按清洗按钮，待氧含量进入10PPM，水含量进入-40，关闭清洗按钮，开循环按钮，进入除水、除氧状态；

(2)打开过渡舱(1)外门，将被焊工件放在过渡仓(1)的载物台上，关闭过渡舱(1)外门，打开真空泵(2)的抽气阀门(3)抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开氩气钢瓶(4)的充气阀门(5)对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氮气至压力表满，关闭充气阀门(5)，再次打开抽气阀门(3)对过渡舱(1)和手套箱(6)内抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门(3)，打开充气阀门(5)再次对过渡舱(1)和手套箱(6)内充氮气至压力表满，关闭充气阀门(5)，然后通过真空手套(7)打开过渡舱(1)内门，将被焊工件放置在手套箱(6)内，关闭过渡舱(1)内门；

(3)将被焊工件行波管收集极放在焊接台上，接地，打开焊枪氩气钢瓶阀门，调节氩气流量为15L/min；

(4)调整钨电极焊接电流至21安，调整钨电极末端到工件之间的电弧长度0.9毫米，将被焊工件固定，调整钨电极与不锈钢材料焊件呈90度角，进行焊接，调整焊接速度使不锈钢材料焊件充分熔化为准，焊接结束后，关闭电压，调钨电极电流为零，并关闭焊枪氩气，冷却30分钟，打开过渡舱内门和外门，取出工件，关闭过渡舱内门和外门，即得。

本发明提供的手套箱保护氩弧焊方法，焊接过程中能够有限防止工件被氧化，从而可以提高产品的性能，且整个操作方法可实现流水线工作，生产效率高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种手套箱保护氩弧焊方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)接通电源，打开管道保护气体阀门、打开微氧仪、露点仪，按清洗按钮，待氧含量进入10～50PPM，水含量进入-40至-60℃，关闭清洗按钮，开循环按钮，进入除水、除氧状态；

(2)打开过渡舱外门，将被焊工件放在过渡舱的载物台上，关闭过渡舱外门，打开抽气阀门抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门，打开充气阀门对过渡舱和手套箱内充氩气或氮气保护气体至压力表满，关闭充气阀门，再次打开抽气阀门对过渡舱和手套箱内抽真空至压力表到零位，关闭抽气阀门，打开充气阀门再次对过渡舱和手套箱内充氩气或氮气保护气体至压力表满，关闭充气阀门，然后通过真空手套打开过渡舱内门，将被焊工件放置在手套箱内，关闭过渡舱内门；

(3)将被焊工件放在焊接台上，接地，打开焊枪氩气钢瓶阀门，调节氩气流量为12～18L/min；

(4)调整钨电极焊接电流至20～25安，调整钨电极末端到工件之间的电弧长度0.9～1.2毫米，将被焊工件固定，调整钨电极与焊件呈70～90度角，进行焊接，调整焊接速度使焊件充分熔化为准，焊接结束后，关闭电压，调钨电极电流为零，并关闭焊枪氩气，冷却10～30分钟，打开过渡舱内门和外门，取出工件，关闭过渡舱内门和外门，即得。

2.根据权利要求1所述的手套箱保护氩弧焊方法，其特征在于，步骤(3)所述氩气流量为14～16L/min。

3.根据权利要求1所述的手套箱保护氩弧焊方法，其特征在于，步骤(4)中焊接电流为21～24安。

4.根据权利要求1所述的手套箱保护氩弧焊方法，其特征在于，步骤(4)中钨电极末端到工件之间的电弧长度1～1.1毫米。

5.根据权利要求1所述的手套箱保护氩弧焊方法，其特征在于，步骤(4)中钨电极与焊件呈垂直90度角。

6.根据权利要求1所述的手套箱保护氩弧焊方法，其特征在于，步骤(4)中所述焊件材料为铜、镍或不锈钢。

Images