新型脉冲氩弧焊机的焊接试验及结论 一、术语 MIG 焊——熔化极惰性气体保护焊 利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源, 由焊炬嘴喷出的气体来保护电弧进行焊 接,以氩气或氦气等惰性气体为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊。 MAG 焊——熔化极活性气体保护电弧焊 利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源,由焊炬嘴喷出的气体来保护电弧 进行焊接,以惰性气体与氧化性气体(氧气,二氧化碳)的混合气为保护气时,或以二氧化 碳气体或二氧化碳+氧气的混合气体为保护气时统称为熔化极活性气体保护电弧焊(用于不 锈钢焊接时通常采用 Ar+1%~2%O2,用于低碳钢焊接时通常采用 Ar+2%CO2) TIG 焊——钨极惰性气体保护焊(钨极氩弧焊) 利用钨极与工件之间燃烧的电弧作热源, 手工填丝, 由焊炬嘴喷出的气体来保护电弧进行焊 接,以氩气或氦气等惰性气体为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊。 CO2 焊——二氧化碳气体保护焊(MAG 焊的一种) 利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源, 由焊炬嘴喷出的气体来保护电弧进行焊 接,以 CO2 作为保护气体的焊接(用于不锈钢焊接时,为防止有益元素烧损,需采用药芯焊 丝焊接,焊接方法代号 FCAW) SMAW——焊条电弧焊 焊条电弧焊是利用焊条与工件之间建立起的稳定燃烧的电弧你作为热源, 使焊条与工件局部 熔化,从而获得牢固焊接接头的方法。 熔化极气体保护焊相比普通钨极氩弧焊效率高因为它电流密度大,热量集中,熔敷率高,焊 接速度快。另外,容易引弧。 二、焊接试验 现对以上 5 焊接方法,其中 MAG 焊分别采用 Ar+1%O2、Ar+2%O2、Ar+2%CO2 三种保护气 体进行焊接试验,共 7 种试验方法 1、 焊接过程记录 通过试验,以上 7 中焊接方法焊接过程都比较稳定,FCAW 焊接过程中有少许飞溅,就混合 气体而言,采用 Ar+1%O2 作为保护气体焊接电弧最为稳定。焊后化学成分分析: 焊接方法 MAG(Ar+1%O2) MAG() MIG FCAW MAG(Ar+2%CO2) TIG SMAW 化学成分(%) Cr:22,Ni:9.1 Cr:20.3,Ni:10.2 Cr:21.9,Ni:9.2 Cr:18.8,Ni:10.1 Cr:19.9,Ni:9.5 Cr:19.5,Ni:9.0 Cr:19.7,Ni:9.8 结果 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 上述 7 种焊接方法焊后焊缝金属成分均符合要求 3、焊后外观质量对比 MAG (Ar+1%O2 ) MAG (Ar+2%O2) MIG Ar FCAW CO2 MAG (Ar+2%CO2) TIG Ar SMAW ---- 通过上图对比得出 SMAW、TIG、FCAW 外观成形最好,但熔深较浅;MAG(Ar+1%O2 )、 MAG(Ar+2%CO2)、MIG 成形次之,MAG(Ar+2%CO2)成形最差 4、焊接成本对比(试验数据) 焊机成 本(元) 焊接速度 (m/min) 人工成本(元 /m) 综合成本 (元 /m)没折算 焊机成本 焊接方法 焊丝成本(元/m) 气体成本(元/m) MIG MAG(Ar+2%CO2) MAG(Ar+1%O2) MAG(Ar+2%O2) FCAW TIG SMAW SAW 89200 89200 89200 89200 13500 8400 3000 100000 0.117 0.121 0.134 0.125 0.141 0.020 0.061 0.4 15.6 15.6 15.6 15.6 38.16 12.1 17 1.35 1.40 1.40 1.40 0.33 5.23 --- 2.14 2.07 1.86 2.01 1.78 12.28 4.10 19.09 19.07 18.86 19.01 40.27 29.61 21.10 注:①焊接速度是以 8mm 板开 V 形坡口不留钝边,填满坡口的焊接速度, ②人工成本按 15 元/小时,SMAW 焊接焊条直径Φ 3.2 ③以上各种焊接方法的焊接成本是以 800mm 长,8mm 厚度开 V 形坡口焊满的情况下所得。 ④各方法焊材成本计算所得结果是在同样的填充金属条件下所得 三、筛选 MAG(Ar+1%O2)和 SMAW 重新试验 因 MAG(Ar+1%O2)和 SMAW 两种焊接方法的成本最低,且外观成形较好控制,现通过重 新试验精确对比两种焊接方法的焊接成本(实验数据)得出下表 焊接方法 焊机成 本(元) 焊接速度 (m/min) 焊丝成本(元/m) 气体成本(元/m) 人工成本(元 /m) 综合成本 (元 /m) 没折算焊 机成本 MAG(Ar+1%O2) SMAW 89200 3000 0.091 0.045 29.5 33.1 2.26 --- 2.74 5.58 34.9 38.68 注: ①焊接速度是以 10mm 板开 V 形坡口不留钝边,填满坡口的焊接速度。 (试板尺寸:500×10×10) ②焊接 SMAW 共三层,其中打底层、填充层采用Φ 3.2 焊条,盖面层采用Φ 4.0 焊条。 ③上述焊接速度施焊 500mm 对接焊缝的试验数据,考虑焊接大量产品焊缝及焊接角焊缝的对比效率 同时参考资料得出 MAG(Ar+1%O2)的焊接效率至少为 SMAW2~3 倍。 综合实际生产效率考虑,取 MAG(Ar+1%O2)的生产效率为 SMAW 的 2.5 倍,得出下表 焊接方法 焊机成 本(元) 焊接速度 (m/min) 焊丝成本(元/m) 气体成本(元/m) 人工成本(元 /m) 综合成本 (元 /m) 没折算焊 机成本 MAG(Ar+1%O2) SMAW SAW 89200 3000 -- 0.113 0.045 0.4 29.5/3.5(碳钢) 33.1/5.4(碳钢) 19/2.7 1.82 --3.9 焊剂 2.21 5.58 0.62 33.53/7.53 38.68/10.98 23.5/6.02 综合以上分析推荐选用 MAG(Ar+1%O2) ,其焊接特点如下 优点: ① 熔深大,焊接质量及焊接过程稳定 ② 焊接速度快,以上各种焊接方法中仅次于 FCAW,是 SMAW 的 2~3 倍 ③ 焊接成本低,以上各种焊接方法中成本最低,相比 FCAW 不足其成本的 1/2, 相比 SMAW 也有明显的成本优势 缺点: ① 焊丝熔化速度快,焊缝外观成形不好控制,对焊工的操作水平要求较高 ② 焊接设备成本高 四、结论 关于 MAG (Ar+1%O2) 焊接的外观成形, 个人认为是焊工对这种焊接方法不熟悉造成的, 随着焊工对这种焊接方法接触时间的增长成形问题得到解决应该不成问题。 对于焊接设备的成本,通过上面表格中价格对比新型焊机其与普通 CO2 焊机差价为每台 75700 元,与普通直流焊条电弧焊机差价为每台 86200 元,按照每台焊机每天连续工作 4 小 时,计算使用新型焊机收回成本的时间: 75700 元÷4 小时×(43.54-21)元×0.094m/min×60min=149 天 采用 MAG(Ar+1%O2)代替 FCAW 焊接收回成本的为 149 天 86200 元÷4 小时×(38.68-33.53)元×0.113m/min×60min=617 天 采用 MAG(Ar+1%O2)代替 SMAW 焊接收回成本的为 617 天 因此采用 MAG(Ar+1%O2)焊接不仅可以提高成产效率,节省焊接成本,初期的设备投资 也可较短的周期内得到回收。故推荐选用新型脉冲焊机使用 MAG(Ar+1%O2)方法焊接。 试验报告人:李成龙、刘成 2011 年 5 月 10 日 得出下表 焊接方法 焊机成 本(元) 焊接速度 (m/min) 焊丝成本(元/m) 气体成本(元/m) 人工成本(元 /m) 综合成本 (元 /m) 没折算焊 机成本 MAG(Ar+1%O2) SMAW SAW 89200 3000 -- 0.113 0.045 0.4 29.5/3.5(碳钢) 33.1/5.4(碳钢) 19/2.7 1.82 --3.9 焊剂 2.21 5.58 0.62 33.53 38.68 23.5