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釬焊接頭型式的選擇

　　釬焊接頭型式有對接、搭接、T型接頭、卷邊接頭及套接等。整流機的輸出電流可達到8000~11000A之間，電壓在15~17。一般常用的是搭接、套接、T型接頭和卷邊接頭。對接接頭的釬焊接頭的強度比母材低，只適用于焊接不重要的或低負荷的焊件。但有時必須采用對接型式時，可采取斜對接的型式，以增大接頭的接觸面積。接觸面積大小應根據焊件的厚度及工件條件來確定。

變極性等離子弧焊（Variable Polarity Plasma Arc Welding簡稱VPPAw）是一種新型、經濟的焊接方法，在鋁合金的焊接方面得到廣泛應用。

1 變極性等離子焊接簡介變極性等離子焊接（Variable Polarity Plasma Arc Welding簡稱VPPAW）使用特殊設計的焊接電源和控制系統，通過極性的可控變換，可以獲得正接時間較長，反接時間較短且電流值分別可調的電流波形。（1）T型坡口對接（常用于薄板）向上立焊時，常用直線型、鋸齒形、月牙形運條法施焊，弧長不大于6mm。在工件接電源正極的時段中，焊槍可以有效地加熱工件，此時鎢極不會發生過熱；而在工件接電源負極的時段內，則可以利用“陰極霧化”作用清理焊接區的氧化物。通過控制正、反極性時的電流大小以及變換頻率，還可以調節熔透情況和陰極霧化清理的強度。圖1表示了一個變極性等離子焊接現場的情形。

在研究陰極清理作用的影響因素時，發現工件接負極時段內電流大小的影響遠大于時段長短的影響，此時段內的電流越大，陰極清理的效果越好；而延長此時段的時間，陰極清理寬度的增加則很有限。現介紹一種“先破后立”用碳素鋼焊條焊接的方法：先沿焊縫用小電流切割，注意只開槽而不切透，然后趁熱焊接。圖2表示了使用該法焊接鋁合金時的電流波形，由圖中可見，當工件為負時采用短時間、大電流；電極為負時則用長時間、較小電流。該方法很好地解決了焊接鋁及鋁合金時清除氧化膜和防止電極燒損之間的矛盾，實現了穩定的連續焊接。

2 變極性等離子焊接的特點變極性等離子焊接具有以下幾個方面的特點：

①溫度高，能量集中，焊接熔深大，對中厚鋁合金板，不開坡口單面焊雙面成形，保證熔透。

②焊前不需清理，變極性等離子弧的陰極清理作用可將污染物沖走，去除氧化膜效果好。

③焊縫氣孔率低，金屬熔池內的氣體能通過小孔全部排出，清除氣孔比較徹底。

④焊縫正反面受熱比較均勻，焊接熱影響區窄，工件變形小。

⑤焊接層數少，焊縫寬度窄，焊材消耗量小，生產、成本低。

⑥鎢極縮在噴嘴內不與工件接觸，減少鎢極損耗，并防止焊縫金屬夾鎢。

⑦焊縫接頭力學性能好，x射線探傷合格率高，焊接質量更有保證。

3 變極性等離子焊接設備①等離子焊接電源；

②等離子焊槍；

③自動送絲系統；

④控制系統；

⑤智能溫控水箱。

4 變極性等離子焊接的應用 美國國家航空和宇宙航行局（NASA）早曾使用常規的直流TIG正接焊接方法制造火箭外部燃料儲罐，這種鋁合金儲罐有多種不同的尺寸，其中一種的直徑為8.717m、長46.939m，可裝載530m3的液氧以及1438m3的液氫，曾用于土星號登月火箭。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬金屬。盡管焊前的接頭準備十分充分，但是仍然經常出現焊縫氣孔等缺陷。1978年，NASA決定采用由美國波音公司的B.P.VanCleave等在20世紀60年代末就已經開發出的變極性等離子焊接方法取代TIG焊，用于該儲罐的焊接，使焊接質量得到了明顯的提高。20世紀80年代波音公司也曾用變極性等離子焊接方法焊接了大量鋁合金筒體結構的環縫，并對其焊接工藝、設備及質量控制等進行了一系列研究，推動了這種方法的完善。目前，變極性等離子焊接方法已在鋁合金結構件的制造中獲得了廣泛的應用，成為一種很有發展前景的焊接方法。

該方法很適合于鋁及鋁合金的小孔法焊接。（2）出現咬邊可能為焊接參數選擇不當、焊槍角度或焊槍位置不對，可適當調整功率的大小來改變焊接參數，調整焊槍的姿態以及焊槍與工件的相對位置。對于用TIG方法需要開坡口且多次焊接的焊縫，用變極性等離子焊接方法中可直接采用I形坡口，焊接一道焊縫既可，這可減少焊前坡口準備工作量，提高了工作效率。極性變換帶來的熔池攪拌作用有利于氣體的逸出和雜質的排除，焊縫缺陷少、焊道窄且變形小。該方法可以在平、橫、立向上和立向下各種位置上焊接。

多年來，NASA對變極性等離子焊接方法進行了大量的實驗研究和數值分析工作，包括對小孔焊接過程中能量的分布與損失、焊縫外形的成形規律、焊槍噴嘴結構設計以及各種焊接工藝參數對焊接質量和速度的影響等等，為這種方法在航天工程中的應用提供有價值的資料。鋁型材的表面處理方式大體存在著陽極氧化、電泳涂裝及粉末噴涂三種處理方式，每一種方式都各有優勢，占有相當的市場份額。目前，我國也已對變極性等離子焊接方法開展了一些研究。

鋁板鉆孔切換出現的常見問題有以下幾種，

　　1、帶狀屑：高速切削塑性金屬資料時，氧化鋁板研發指出，如不采納斷屑辦法，很簡單構成帶狀屑，此形屑源源不斷，常會纏繞在工件或刀具上，易劃傷工件外表或打壞刀具的切削刃、乃至傷人，因而應盡量防止構成帶狀屑，但有時也期望得到帶狀屑，以使切屑能順暢排出。鋁制車身的出現，使得人們的視線逐漸轉移到了鋁合金上來，相比鋼鐵來說，除了輕之外，鋁合金還有沒有什么突出的特點與性能呢。例如在立式鏜床上鏜盲孔時。

　　2、崩碎屑：在車削鑄鐵、脆黃銅、鑄青銅等脆性資料時，氧化鋁板研發指出，很簡單構成針狀或碎片狀的崩碎屑，既易飛濺傷人、又易研損機床。若選用卷屑辦法，則可使切屑連成短卷狀。

　　3、浮屠狀卷屑：數控加工、機床或自動線加工時，氧化鋁板研發指出，期望得到此形屑，由于這樣的切屑不會纏繞在刀具和工件上。并且整理也便利。