電磁閥插針氬弧焊工藝優(yōu)化分析

沈凱

摘要：氬弧焊技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機械制造行業(yè)。本文通過說明氬弧焊的工作原理及優(yōu)缺點，在現(xiàn)有手動電磁閥插針氬弧焊的基礎(chǔ)上，通過分析優(yōu)化焊接電流、焊接時間、氬氣量等工藝條件，解決現(xiàn)有焊接過程存在的問題，降低焊接不良率，提升焊接品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：氬弧焊;電弧;焊接工藝

1 引言

氬弧焊作為一門成熟的焊接技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車、家電等機械制造行業(yè)。氬弧焊技術(shù)利用氬氣作為保護氣體，通過高電流讓被焊金屬和焊材達(dá)到冶金結(jié)合，由于在高溫熔融焊接中不斷輸送氬氣，使焊材無法與空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化。

電磁閥——家用燃?xì)庠铧c火熄火保護裝置內(nèi)零部件之一，制作過程中需要對其插針端部進(jìn)行氬弧焊處理，使線圈與插針熔接后能導(dǎo)通電流，并且封閉燃?xì)庑孤?。焊接部位的外徑為?.36mm。

2 氬弧焊的優(yōu)缺點分析

2.1優(yōu)點

氬弧焊過程受氬氣保護，能隔絕空氣中的氧氣、氦氣、氫氣等對電弧的影響，容易得到致密、無飛濺、質(zhì)量高的焊點。氬弧焊電弧由于燃燒穩(wěn)定，熱量集中，弧柱溫度高，所以生產(chǎn)效率高。又因為氬弧焊為明弧施焊，操作相對簡單。電極損耗小，弧長容易保持，所以更加容易實現(xiàn)機械自動化。氬弧焊幾乎能焊接所以金屬，包括一些難容的金屬及易氧化的金屬。

2.2缺點

氬弧焊因為熱影響區(qū)域大，工件在修補后會出現(xiàn)變形、硬度降低、沙眼、開裂等。由于氬弧焊電流密度大，發(fā)出的光比較強烈，所以會產(chǎn)生一定的輻射，并且焊接時會產(chǎn)生臭氧，對人體會造成一定的傷害。

3 現(xiàn)有氬弧焊工藝的問題點

氬弧焊采用直流TIG焊，用鎢棒作為電極，利用氬氣作為保護氣體。焊接材質(zhì)分別為無氧銅（鍍層錫）和銅線圈（無漆層）。主要的問題點：1、焊點缺陷，主要表現(xiàn)為有氣孔、凹坑，影響氣體封閉性，造成燃燒氣體泄漏，重大安全隱患。2、焊接過大、歪斜，影響下道工序的配合安裝，造成無法組裝。3、未引弧、熔接不足，產(chǎn)品需返修，修正后重新焊接，降低一次合格率。4、熔接過量，插針融化過多，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，造成損失。

4 氬弧焊分析優(yōu)化

4.1焊接電流

焊接電流是影響焊接質(zhì)量重要因素之一，直接影響電弧作用在工件上的溫度，由于設(shè)備、工件存在一定的差異性，所以選擇一個合適的電流區(qū)間能使焊接效果更佳穩(wěn)定。已知電流的變化最直接影響的就是電弧溫度，又知無氧銅的質(zhì)量特性：熔點1802.5～1083℃，20℃時密度為8.94g/cm3，凝固時收縮率為4.92%，比熱容391W/（m.℃）。所以電流一般設(shè)定在50±10A，以保證焊接的最佳效果。

4.2焊接時間

除了焊接電流，焊接時間也會影響作用在工件上的溫度。時間過短，熔化不充分，未熔接;時間過長，熔化過多，工件變形。所以焊接電流和焊接時間是相輔相成的，需要找到一個合適的平衡點。而焊接時間又可以劃分成：前置放氣時間、電流緩升時間、實際焊接時間、電流緩降時間、延遲放氣時間。合理的分配時間才能使焊接品質(zhì)更加穩(wěn)定，并且不影響工作效率。

4.3鎢棒

根據(jù)工件的材質(zhì)選擇合適的鎢棒。鎢極分類具體如下：1、紅頭是釷鎢電極，目前最穩(wěn)定也是應(yīng)用最廣泛的鎢電極。2、灰頭是鈰鎢電極，目前使用范圍僅次于釷鎢的電極，尤其在低電流直流的條件上應(yīng)用居多。3、綠頭是純鎢電極，目前使用較少，對焊接條件的要求不高。4、白頭是鋯鎢電極，目前應(yīng)用較多。5、金黃頭和天藍(lán)頭都是鑭鎢電極，分別是WL20和WL15，應(yīng)用范圍非常廣泛，是最有前景的焊接電極。考慮的鎢棒的適用性和成本，紅頭鎢棒任然是使用最多的。

鎢棒加工，鎢極頭部的角度直接影響電弧的成形，一般來說焊接電流較大時，角度較大;反之，焊接電流較小時，角度較小。角度較小更加容易引弧，但相反使用壽命就越短，所以同樣需要權(quán)衡。

4.4焊接位置

由于工件較小，焊接精度相對較高，要保證焊槍牢固的固定在工裝夾具上。為了方便調(diào)節(jié)上下、左右、前后的位置，工裝夾具被安裝在X、Y、Z軸的精密滑臺上。只要輕微的旋轉(zhuǎn)旋鈕，就能細(xì)微的調(diào)節(jié)各個位置的距離。工件的插針則被固定在工作臺面上，被兩塊作為導(dǎo)體的銅塊夾緊，銅塊與焊機電極相連。

鎢棒露出瓷嘴的長度根據(jù)實際情況而定。一般來說，鎢棒在瓷嘴的里面會影響視線，不方便調(diào)整對位，瓷嘴也容易被燒壞。但鎢棒露出瓷嘴太長，氣體的保護效果不佳，易被氧化。

鎢棒與被焊工件的距離如果太大，導(dǎo)致無法起弧或電弧飄散，焊接效果不佳。若距離太小，電弧不集中或鎢棒與工件熔化后粘連在一起。

4.5氬氣量

氬氣是一種比較理想的保護氣體，化學(xué)性質(zhì)非常不活潑，即使在高溫下也不和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氬氣也不溶于液態(tài)的金屬，因而不會引起氣孔。氬氣的比熱容和熱傳導(dǎo)能力小，電弧中的熱量不易散失，使焊接電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，有利于焊接的進(jìn)行。

氬弧焊時，氬氣流量過小，氣流挺度不夠，影響保護效果，造成工件氧化;氬氣流量過大，容易形成紊流，同樣影響保護效果。生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，氬氣量太小，會直接影響焊接品質(zhì)，焊點氧化后會呈現(xiàn)紅褐色;氬氣量太大，焊點表面會形成一層黑色物質(zhì)，雖然可以擦拭掉，但仍然希望能避免。

4.6電極

直流鎢極氬弧焊時采用直流電流，沒有極性變化，因此電弧燃燒非常穩(wěn)定。工件接電源正極，鎢極接電源負(fù)極稱為正接法，反之，則稱為反接法。

一般采用正接法，電弧燃燒時，弧柱中的電子流從鎢極跑向工件，正離子流跑向鎢極。由于此時鎢極為陰極，具有很強的熱電子發(fā)射能力，大量高能量的電子流從陰極表面發(fā)射出來，跑向弧柱。在發(fā)射電子流的同時，這些具有高能的電子要從陰極帶走一部分能量，即陰極以氣化潛熱形成失掉一部分能量，這些能量的損失將造成陰極表面的冷卻，此時鎢極燒損極少。同時由于陰極斑點集中，電弧比較穩(wěn)定。

負(fù)極與配套標(biāo)準(zhǔn)焊炬相連接，正極需要制作非標(biāo)的工裝夾具，起固定工件與導(dǎo)通電流的作用?？紤]到導(dǎo)熱性，主體為黃銅材質(zhì)，與工件接觸的位置為鎢，這樣既保證了導(dǎo)熱性，同時兼顧了使用壽命。

4.7 維護與清掃

氬弧焊過程中會產(chǎn)生少量的飛濺物，掉落在焊炬內(nèi)，不僅會影響電弧的穩(wěn)定性，還會影響保護氣體的輸送。所以需要定期將電極帽、瓷嘴拆卸下來清洗。同樣正極的工裝夾具長時間使用表面會氧化，且附著大量的飛濺物，所以同樣需要定期清潔。

5 結(jié)語

綜上所述，造成氬弧焊不良的原因有多種，本文對可能發(fā)生的原因及相應(yīng)的影響進(jìn)行了逐一分析，但不僅限于本文所述。而針對不同的產(chǎn)品又存在不一樣的焊接條件，而真正屬于電磁閥插針氬弧焊的工藝的參數(shù)條件還需要通過一系列的實驗論證加以體現(xiàn)。而真正論證及優(yōu)化的過程是相當(dāng)復(fù)雜繁瑣的，但經(jīng)過優(yōu)化，氬弧焊焊接的品質(zhì)必然會有所提高，不良率也會有所下降。

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