浅谈碳钢福尼斯焊机的应用

浅谈碳钢福尼斯焊机的应用
摘要：公司目前采购的福尼斯焊机型号分为TPS 320i和TPS 5000i两种，
均具备一元化直流（standard）脉冲（Pulse）、多脉冲（PMC）和低飞溅（LSC）四种焊接电源模式，公司前期在用的MAG焊机主要为松下KRII320和KRII500。

对松下KRII500一元化直流与TPS5000i的4种焊接电源稳定工作点分析，确定
福尼斯焊机的典型功能应用。

通过接头的宏观金相分析、热输入对比各种模式对
不同接头形式、接头位置的适应性。

关键词：一元化直流脉冲多脉冲低飞溅
0序言
2020年公司开始对碳钢焊机进行大规模的更新换代，选用功能强大的福尼斯TPS系列替代老旧的松下KRII型。

目前在用的近百台福尼斯焊机都是使用的是一
元化直流模式，没有很好的发挥焊机本身的功能优势。

为推广新型焊机的使用，
挖掘新型焊机的功能优势，提高焊接质量和效率而进行综述。

1碳钢福尼斯焊机各种焊接电源性能分析
1.1一元化直流（standard）
该模式与公司一直使用的松下手工焊焊机模式基本相同，但与松下焊机不同
的是：
（1）电弧更加稳定；
（2）飞溅更少；
（3）送丝速度、电流、电压三个参数中任意调节一个参数，另二个参数自
动进行调整。

（4）可以通过调节弧长及电感参数精准的控制电弧形态，详见图1和图2。

图1电弧形态示意图
图2电感对焊接的影响
1.2脉冲（Pulse）
目前公司在用的松下焊机不具备该模式，与一元化直流模式相比，脉冲具备的特点是：
（1）更好的熔深；
（2）更好的熔化效率；
（3）更少的焊接飞溅；
（4）更少的热输入；
（5）良好的抗气孔性能；
（6）可对脉冲参数进行调整，获得理想的电弧形态，如图3和图4所示。

图3不同脉冲参数下的电弧形态
图4不同脉冲参数下的热输入
1.3多脉冲（PMC）
与脉冲模式相比，多脉冲具有以下特点：
（1）更深的熔深（见图5）；
（2）更小的热输入（见图6）；
（3）有效避免咬边缺陷的产生；
（4）恒定的熔深。

图5在相同的送丝速度和焊接速度下三种模式熔深的对比
图6在相同的送丝速度和焊接速度下三种模式热输入量的对比
1.4低飞溅（LSC）
低飞溅模式与一元化直流相比，具有以下特点：
(1) 更少的焊接飞溅(见图7）；
(2)更好的熔化效率；
(3) 恒定的熔深（见图8）。

图7相同送丝速度和焊接速度下LSC与standard模式焊接飞溅量对比
图8恒熔深功能
2新、老型焊机各种电源模式适用的接头形式和焊接位置
2.1薄板对接
板材选用Q345，规格为3*300*125，无坡口，装配间隙为1.8~2.3mm，焊接位置为PA。

预计使用相同的送丝速度V＝2.6m/min,每一种模式都做4次或以上的试验，其结果如表1所示；
表1：薄板对接（PA)试验结果
片
效果：正面成形良好，飞溅很少，反面成形良好，熔透性、连续
好。

焊接规范调整对焊工的经验要求高。

试验发现采用V＝2.6m/min的送丝速度，在此条件下一元化直流和低飞溅模式下可以焊接，且正反面成形良好，而在脉冲和多脉冲的情况下无法焊接，原因是电流过大，通过改变送丝速度才可以得到较好的焊缝成型。

薄板对接效果对比如表2所示。

表2：薄板对接（PA)效果对比
模式性能
一元化
直流（福尼
斯）
低飞
溅（福尼
斯）
脉冲
（福尼
斯）
多脉冲
（福尼斯）
直流
（松下）
正面成
形
优优良良优
反面成形优优均匀
性差、连
续性差
均匀性
差、连续性
差
优
通过薄板对接试验发现：（1）直流和低飞溅的电弧形式相似，其电弧的熔透性好，而脉冲与多脉冲的电弧形式相似，其电弧的穿透性好。

（2）在焊接飞溅方面脉冲与多脉冲模式要强。

（3）正面焊缝成型方面直流和低飞溅模式要好。

（4）反面成形方面，直流和低飞溅模式要好，且焊缝的连续好。

（5）在电弧燃烧稳定性方面，直流和低飞溅模式要好。

（6）在焊接薄板对接和多层对接焊缝的打底层时建议选用一元化直流或低飞溅模式。

2.2厚板角焊
（1）单层焊 板材选用Q345，规格为10*200*125，焊接位置PB ，统一送丝速度8.8m/min,对4种模式的外观形和焊接熔深进行对比，每种模式至少进行3组以上的试验，试验结果如表所3所示。

表3：厚板角焊（PB)单层焊结果
效果：正面成形良好，飞溅较少，熔深合格，根部圆滑。

厚板单层焊效果对比见表4：
表4：厚板单层焊效果对比
模式性能
一元化
直流（福尼
斯）
低飞
溅（福尼
斯）
脉冲
（福尼
斯）
多脉冲
（福尼斯）
直流
（松下）
正面成
形
优优优优优飞溅良良良良良
熔深合格合格合格合格合格
熔深根
部形状
圆滑圆滑较尖较尖圆滑热输入较大一般一般少较少
通过厚板单层焊试验发现：1）四种程序都可以获得良好的外观成形和合格
的熔深。

2）单层焊时飞溅量都不大。

3）一元直流和低飞溅模式下的熔深根部较
为圆滑，而脉冲和多脉冲的熔深根部较尖。

4）在同样的送丝速度下，脉冲和多脉冲的热输入较少。

5）在单层角焊缝时应选用脉冲或多脉冲模式。

(2）多层焊（PF）板材选用Q345，规格为10*200*125，焊接位置PF，统一送丝速度,打底层为5m/min,盖面层为5m/min对4种模式的外观形和焊接熔深进行对比，每种模式至少进行3组以上的试验，结果如表5所示。

表5：多层焊（PF）效果
照
片
正面反面
效果：正面成形良好，飞溅较多，熔深合格，根部较尖。

厚板单层焊效果对比见表6：
表6：厚板多层焊（立焊）效果对比
模式性能
一元化
直流（福尼
斯）
低飞
溅（福尼
斯）
脉冲
（福尼
斯）
多脉冲
（福尼斯）
直流
（松下）
正面成
形
良良良良良飞溅较少较少较多多较少熔深合格合格合格合格合格
通过厚板多层焊（立焊）发现：1）四种程序都可以获得良好的外观成形和合格的熔深。

2）多层焊时，脉冲和多脉冲飞溅量大。

3）一元直流和低飞溅模式下的熔深根部较为圆滑，而脉冲和多脉冲的熔深根部较尖。

4）在同样的送丝速度下，脉冲和多脉冲的热输入较少。

5）全位置的焊缝应先用直流或低飞溅模式。

多层角焊缝在PB时建议选用脉冲或多脉冲模式，其它位置选用直流或低飞溅模式。

3结论
碳钢福尼斯焊机TPS 320i和TPS 5000i两种型号可按以下原则来选定焊接电源模式：
1）焊接对接焊缝时应选用低飞溅模式或一元化直流模式。

2）全位置的焊缝应选用直流或低飞溅模式。

3）单层角焊缝时应选用脉冲或多脉冲模式。

4）多层角焊缝在PA和PB时应选用脉冲或多脉冲模式，其它位置选用直流或低飞溅模式。

参考文献：
[1]张文钺：焊接冶金学（基本原理），机械工业出版社，2012.6.。