焊接/技術概述
焊接方法多種多樣。工業場所最常見的是“SMAW”,即“手工電弧焊”。電極或“焊條”放置在電極夾持器(槍型或夾鉗型)中,然後在接地的焊件上刮擦或敲擊,產生“電弧”,電弧產生的熱量足以熔化“焊條”並將其熔合到焊件上。該工藝利用電力將熔化的金屬“球”推到金屬板(工件)上。管道和結構焊接工最常使用此方法,因為它的穿透深度(它深入基材的程度)和抗壓能力較強。
第二種最常見的焊接方法是氣體保護金屬電弧焊(GMAW),也稱為 MIG 或 MAG 焊接(MIG- 金屬惰性氣體和 MAG- 金屬活性氣體),GMAW 利用與 SMAW 相同的原理,但電極不是“焊條”,而是線軸上的焊絲,透過“槍”送入。焊工可能更喜歡這種方法,因為它能夠更快地在焊縫表面移動,並且焊接質量與 SMAW 相似。但是,線軸的價格可能很貴,並且需要使用“保護氣體”來防止焊縫被汙染(氧化、顆粒、氣泡等)。
GMAW 還有類似的方法,藥芯焊絲電弧焊(FCAW)既可以自保護,也可以像 GMAW 焊接一樣使用氣體保護。焊工必須將焊縫表面的熔渣清除,因為熔渣在焊接完成後會保留在冷卻的金屬表面上。主要區別在於選擇此工藝的焊絲。GMAW 使用實心焊絲,線上軸上標記為 ER70S。S 代表實心焊絲。藥芯焊絲是管狀的,標記為 ER71T。T 代表管狀焊絲。
氣體選擇也會有所不同。100% CO2、75% 氬氣/25% CO2(75/25)和氬氣/氦氣/CO2(混合氣體)。CO2 通常用於 FCAW,因為它會使電弧溫度更高,從而提高穿透深度。75/25 是 GMAW 最常用的保護氣體,因為它價格相對便宜,並且具有出色的焊接特性。混合氣體僅用於 GMAW-SS 或 MIG 焊接不鏽鋼。
讀者需要注意的是,本章中討論的工藝是焊工可能使用的最常用的方法。但是,在後面的章節中會討論其他方法。
氧燃氣切割和焊接本身就是一項技能。氧(代表氧氣)和燃氣(產生燃燒的各種氣體)的名稱不言自明。氧乙炔焊接是最常用的燃氣,但其他燃氣也可以使用,包括天然氣、丙烷、MAPP 氣體、汽油或任何其他“熱”氣體。
通常,氧燃氣焊接或切割的原理相同。氧氣與燃氣按比例供應,然後用火花打火機點燃。手柄上的閥門控制火焰(更多氧氣產生氧化焰,更多燃氣產生碳化焰,或介於兩者之間產生中性焰)。氧燃氣焊接通常需要“中性焰”,沒有“羽狀焰”。“羽狀焰”比“焰芯”更冷,焰芯是噴槍最前端的火焰。“羽狀焰”可以用來判斷火焰的碳化程度。焊接黃銅焊條或“釺焊”時,需要略微碳化火焰,因此,應出現“羽狀焰”,但僅略高於“焰芯”,約半英寸。直接焊接鋼材和低碳鋼時,不應出現“羽狀焰”,但使用高溫“焰芯”效率更高。對於鋼材,焊工可能希望使用“填充焊條”,即一根類似於基材的細長金屬棒。這有助於建立焊縫面並加強接頭。方法是在接頭底部將基材加熱到熔化狀態,然後將填充焊條直接“浸入”或新增到熔池中。
切割涉及相同的原理,但需要(在大多數情況下)特殊的噴槍手柄和噴槍頭。在普通噴槍頭上,只有一個“孔”,即燃氣和氧氣可以從中透過。然而,在切割噴槍中,中央有一個“孔”,周圍有一圈孔。其目的是簡單的。噴槍正常點燃,並調整到高溫中性焰。火焰更寬,更有力,更響(雖然不是很大)。噴槍手柄上有一個槓桿,可以讓焊工在需要的時候獲得額外的氧氣“爆發”。這種爆發將高溫金屬吹走,形成間隙,從而形成切口。如果氧氣透過的空間更大,則更容易應用氧氣爆發,因此額外的孔是必不可少的。
TIG 焊接是一種電弧焊,其原理與 MIG/MAG 或 SMAW 相同。提供電流,並將其透過手柄。TIG 代表“鎢惰性氣體”,GTAW 代表“氣體鎢極電弧焊”,兩者意思相同。鎢用作“電極”,在噴槍中是半永久性的。它攜帶電流並用於建立和維持電弧。鎢之所以被使用是因為它具有導電性、多功能性和高熔點。但是,如果電極意外浸入熔池中,電極會受到汙染。許多人更喜歡 TIG 焊接,因為它能夠焊接“幾乎任何金屬”。只要有填充材料(焊條),就可以用 TIG 焊接這種型別的金屬。TIG 焊接的實現方式與氧燃氣焊接類似,但操作人員透過電力控制熱量。焊工可以使用“遙控器”來執行此任務,或者它可以直接設定在某些機器上,因此它不會波動。在某些情況下,需要波動,例如,必須定期冷卻基材以防止燒穿。需要注意的是,TIG 通常是直流負極(電極負極直流),這將大部分熱量集中在基材或工件上。這允許基材和填充焊條完全熔合,而不會燒燬鎢電極。
有關其他更先進的焊接技術,請參閱 焊接。