CN104858533A - 一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体及焊接系统，使用该保护气体在底漆板上焊接时，可获得稳定的焊接过程，飞溅少，无气孔。所述保护气体的成分为：氩气、氧气和氦气，所述氩气的体积百分比为：大于或等于80%且小于或等于94%，所述氧气的体积百分比为：大于或等于5%且小于或等于15%，所述氦气的体积百分比为：大于或等于1%且小于或等于5%；上述百分数为体积百分数，上述各组分的含量之和为100%。

Description

一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体及焊接系统

技术领域

本发明涉及一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体及焊接系统。

背景技术

目前，在重工，桥梁和船舶等行业，为防止钢板生锈，都会在钢板表面预涂底漆，其中多半底漆是环氧或无机硅酸锌底漆。施行气体保护焊时，容易产生成形不好、飞溅多、气孔多等缺陷。上述的焊接缺陷主要是车间底漆的存在引起的。为了防止上述缺陷的产生，一种方法是焊前实施机械清除底漆，但这样做会造成生产率下降，生产成本提高。因此目前底漆钢板都是在不去除底漆的状态下施焊。对于预涂了底漆的钢板，在将二氧化碳作为保护气体施行气体保护焊时，熔滴的过渡方式为短路过渡，容易产生大量的飞溅，焊缝成形较差，具体焊接效果见图1。在焊接底漆钢板的时候，由于油漆中的有机物和锌粉进入到熔池中，进一步降低了可焊性，会造成大量的飞溅、成形不好、焊缝性能差等情况。此外，由于焊接过程暴躁，会产生大量的大颗粒金属飞溅，且粘接在钢板表面，后续需大量人工来打磨去除。若将保护气体更换为由氩气和二氧化碳组成的混合气体依然无法解决由于锌挥发造成的焊接不稳定，焊接过程中有较大颗粒的飞溅的问题。这样一来，企业的生产成本会相应增加，同时，生产效率也会相应降低，因此，将二氧化碳作为保护气体或将氩气和二氧化碳组成的混合气体作为保护气体进行底漆钢板的气体保护焊，效果都不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体及焊接系统，使用该保护气体在底漆板上焊接时，可获得稳定的焊接过程，飞溅少，无气孔。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体，所述保护气体的成分为：氩气、氧气和氦气。

本发明的实施方式还提供了一种焊接系统，该系统包括：混配器、送丝系统、焊接电源及焊枪，其中，所述混配器用于将不同种类的保护气体按照所需比例形成混合的保护气体，将所述混合的保护气体运送至所述焊枪，所述送丝系统用于将焊丝送入所述焊枪内，所述焊接电源用于为所述焊枪、所述送丝系统及焊接用的工件供电及提供电弧电流波形控制，所述焊枪用于使用所述混合的保护气体及所述焊丝焊接所述工件，所述保护气体为上述保护气体。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由氩气和氧气组成的保护气体可以使得熔池的表面张力降低，流动性更好。这样当底漆中所含的锌及其他成分进入熔池，所产生的锌蒸气及其他挥发物更容易在形成焊缝的熔池金属凝固前逸出熔池表面。同时由于射流过渡的临界电流被大大降低，较容易实现产生稳定焊接过程的射流过渡。并且可以在较高送丝速度，较低电压时实现较快焊接速度，电弧稳定性好，大大减少了飞溅。因而焊缝成形好。在保护气体中添加氦气，会进一步增强焊接效果，因为氦气的导热性好，有利于在焊接过程中烧除钢板的底漆层，并提高焊接速度。综上所述，本发明可以在底漆板焊接时获得高质量的焊缝，飞溅少，避免了焊后打磨飞溅的需求，节省了焊接成本。

优选的，在所述保护气体中，所述氩气的体积百分比为：大于或等于80%且小于94%，所述氧气的体积百分比为：大于或等于5%且小于或等于15%，所述氦气的体积百分比为：大于或等于1%且小于或等于5%；上述百分数为体积百分数，上述各组分的含量之和为100%。

通过实验表明，按照上述体积比例配置的保护气体，在焊接涂底漆的钢板时焊接表现优异，显著提高了焊缝表面质量，成形好，飞溅少，避免了焊后打磨飞溅的需求，节省了焊接成本，提高了涂底漆钢板焊接时的工作效率。

附图说明

图1是现有技术中使用二氧化碳焊接好的涂底漆钢板的仿真效果图；

图2是本发明第二实施方式提供的焊接系统的结构示意图；

图3是本发明第二实施方式中的焊接系统使用保护气体焊接好的涂底漆钢板的仿真效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

在熔化极气体保护焊过程中，影响焊接过程稳定性有诸多因素：焊接电流、电压、保护气体、焊枪角度以及干伸长等。在以上因素中，保护气体除了保护熔池金属在高温下不被氧化之外，还在焊接过程中涉及到电弧稳定性还在焊接过程中影响到电弧稳定性、飞溅、焊缝表面成形、熔深、力学性能、焊接速度、焊接过渡形式、焊接烟尘等很多方面，因此，对于不同的待焊接母材，选择合适的保护气体，并匹配以相应的焊接工艺参数，是一种有效，简便的改善焊接效果的方式。

基于上述原理及实验效果，本发明第一实施方式提供一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体，该保护气体包括：氩气（化学元素符号为Ar）、氧气（化学元素符号为O₂）和氦气（化学元素符号为He），在该保护气体中，氩气的体积百分比为：大于或等于80%且小于或等于94%，氧气的体积百分比为：大于或等于5%且小于或等于15%，氦气的体积百分比为：大于或等于1%且小于或等于5%；上述百分数为体积百分数，上述各组分的含量之和为100%。上述保护气体中各成分的体积百分比为实验得到的焊接效果良好时要求的保护气体中各成分的体积百分比含量。

在本实施方式提供的保护气体中，当含有氩气的保护气体中加入氧气时，熔池的表面张力降低，流动性更好。这样当底漆中所含的锌及其他成分进入熔池，所产生的锌蒸气及其他挥发物更容易在形成焊缝的熔池金属凝固前逸出熔池表面。同时由于射流过渡的临界电流被大大降低，较容易实现产生稳定焊接过程的射流过渡。并且可以在较高送丝速度，较低电压时实现较快焊接速度，电弧稳定性好，大大减少了飞溅。因而焊缝成形好。在保护气体中添加氦气，会进一步增强焊接效果，因为氦气的导热性好，有利于在焊接过程中烧除钢板的底漆层，并提高焊接速度。这种保护气体适合于气体保护焊对接，角接，搭接接头。焊丝直径可采用1.2～(毫米)。表1为6种不同体积百分比组分的保护气体的焊接表现。

表1

由表1明显可以看出，1号保护气体中，氧气的体积百分比含量与实验得到的焊接效果良好时要求的保护气体中氧气的体积百分比含量不符，5号和6号保护气体中，氦气的体积百分比含量与实验得到的焊接效果良好时要求的保护气体中氧气的体积百分比含量不符，同时，从表1可以看出，1号、5号及6号的保护气体焊接表现不好，尤其是1号保护气体焊接表现为焊接成形差，飞溅多，而且飞溅颗粒大；5号保护气体焊接表现为焊接成形差，但是飞溅较少，6号保护气体焊接表现为焊接成形差，同时飞溅也比较多。5号及6号保护气体焊接表现差的原因在于当氦气比例过高时，示例的，如果氦气的体积百分比为10%，就会在焊接过程中造成过热，焊接不稳定，可能是由于焊缝周边底漆烧损导致。

2号、3号及4号保护气体中各成分的体积百分比与实验得到的焊接效果良好时要求的保护气体中各成分的体积百分比含量相符，因此上述三组保护气体得到的焊接效果都相对较好，其中，2号保护气体焊接表现为焊接成形状况良好，飞溅较少，3号保护气体焊接表现为焊接成形较好，飞溅少，4号保护气体焊接表现为成形较好，飞溅少。

此外，由于该保护气体支持高的焊接速度，因此，该保护气体不仅适用于传统的气体保护单丝焊接，也适用于气体保护焊双丝焊过程。

本发明实施方式相对于现有技术而言，当含有氩气的保护气体中加入氧气时，熔池的表面张力降低，流动性更好。这样当底漆中所含的锌及其他成分进入熔池，所产生的锌蒸气及其他挥发物更容易在形成焊缝的熔池金属凝固前逸出熔池表面。同时由于射流过渡的临界电流被大大降低，较容易实现产生稳定焊接过程的射流过渡。并且可以在较高送丝速度，较低电压时实现较快焊接速度，电弧稳定性好，大大减少了飞溅。因而焊缝成形好。在保护气体中添加氦气，会进一步增强焊接效果，因为氦气的导热性好，有利于在焊接过程中烧除钢板的底漆层，并提高焊接速度。综上所述，本发明可以在底漆板焊接时获得高质量的焊缝，飞溅少，避免了焊后打磨飞溅的需求，节省了焊接成本。通过实验表明，按照实验得到的焊接效果良好时要求的保护气体中各成分的体积百分比含量配置的保护气体，在焊接涂底漆的钢板时焊接表现尤其良好，不但焊接成形状况良好，而且金属沫的飞溅少，避免了焊后打磨飞溅的需求，节省了焊接成本，提高了涂底漆钢板焊接时的工作效率。

本发明第二实施方式提供一种焊接系统，如图2所示，该焊接系统包括：混配器、送丝系统、焊接电源及焊枪，其中，混配器用于将不同种类的保护气体按照所需比例形成混合的保护气体，将保护气体运送至焊枪，送丝系统用于将焊丝送入焊枪内，焊接电源用于为焊枪、送丝系统及焊接用的工件提供电能，焊枪用于使用混合的保护气体及焊丝焊接工件，该焊接系统使用第一实施方式提供的保护气体。示例的，可以选取10mm（毫米）厚环氧锌底漆钢板，接头形式为角焊缝，焊丝为ER50-6，保护气体流量为20l/min（升每分钟）。焊接时系统的详细工作参数见表2。

表2

其中，A表示安培，是电流单位，V表示伏特，是电压单位，（mm/min）表示毫米每分钟。通过实验发现，当焊接系统使用第一实施方式中的保护气体进行焊接时，焊接效果良好，焊缝成形好，没有需要打磨的大颗粒飞溅，熔深良好，焊接效果图如图3所示。

本发明实施方式相对于现有技术而言，该焊接系统使用氩气、氧气及氦气形成的保护气体时，射流过渡的临界电流被大大降低，熔池具有更好的流动性，焊缝成形、表面颜色大大改善。含有氩气的保护气体中加入氧气能够有效的稳定电弧，减少飞溅。氦气的导热性好，保护气体中加入氦气有利于在焊接过程中烧除钢板的底漆层，并提高焊接系统的焊接速度。该系统焊接的钢板不用去除钢板底漆，就可以在底漆板焊接后获得高质量的焊缝，飞溅少，避免了焊后打磨飞溅的需求，节省了焊接成本。同时，能够满足提高焊接速度，提高焊接效率的要求。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种用于焊接涂底漆钢板的保护气体，其特征在于，所述保护气体的成分为：

氩气、氧气和氦气。

2.根据权利要求1所述的用于焊接涂底漆钢板的保护气体，其特征在于，在所述保护气体中，所述氩气的体积百分比为：大于或等于80%且小于或等于94%，所述氧气的体积百分比为：大于或等于5%且小于或等于15%，所述氦气的体积百分比为：大于或等于1%且小于或等于5%；

上述百分数为体积百分数，上述各成分的含量之和为100%。

3.一种焊接系统，该系统包括：混配器、送丝系统、焊接电源及焊枪，其中，所述混配器用于将不同种类的保护气体按照所需比例形成混合的保护气体，将所述混合的保护气体运送至所述焊枪，所述送丝系统用于将焊丝送入所述焊枪内，所述焊接电源用于为所述焊枪、所述送丝系统及焊接用的工件供电及提供电弧电流波形控制，所述焊枪用于使用所述混合的保护气体及所述焊丝焊接所述工件，其特征在于，所述保护气体为所述权利要求1至权利要求2中任一所述的用于焊接涂底漆钢板的保护气体。