STT焊接技术工艺特点及参数

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1.1  STT焊接技术高效、经济的优点

STT焊与TIG焊、SMAW焊相比，焊接效率是TIG焊的3～5倍，SMAW焊的1．5～2倍。综合比较后STT焊所需成本是TIG焊的1/3。另外，STT焊基本不产生熔渣和飞溅，焊接时的层间清理和焊后的表面清理要比焊条电弧焊容易得多，清理费用约为SMAW焊的1/10。

1．2  STT原理

美国林肯公司研制开发了一类专用于CO2气体保护焊的电源，使用这一电源能极大地减少焊接时的飞溅，
改善焊缝成形，其优越性已经在工程实践中得到证实，使飞溅减少了80％～85％。
CO2气体保护焊电源能减少飞溅的根本原因是采用了STT控制技术。CO2气体保护焊最大的缺陷是飞溅，而飞溅形成的原因是由于CO2气体保护焊在焊接时其熔滴过渡的方式是短路过渡，当焊丝与熔池金属之间形成液态金属“小桥”时，较大的短路电流流过逐渐变细的“小桥”，产生较大的电阻热，电爆破理论认为，短路过程中形成的液态“小桥”被急剧加热，过量的能量积累导致液态“小桥”汽化爆断，引起飞溅。

根据电爆破理论，电爆破能量主要由在液态“小桥”爆破前100～150μs内的短路电流所决定的。所以，控制飞溅也就是主要将液态小桥爆破前150μs内的短路电流迅速减下来。又由于CO2气体保护焊的过渡频率在每秒几十次，这种积累的飞溅量很大，焊缝成形也受到破坏。

STT控制的焊接方法就是从根本上解决了液态“小桥”汽化爆断的问题，其核心在形成短路“小桥”后焊接电流瞬间减小，在表面张力、重力和电磁力的作用下，拉断金属“小桥”，使熔滴由短路过渡转变为自由过渡。这种方法其实质就是利用电弧本身作为传感器来检测电弧电压，根据电压来判断熔滴过渡的瞬时形态，从而根据检测到的电弧电压的变化，按照STT的要求控制瞬时电弧电流的变化，利用表面张力的作用达到熔滴平稳过渡的目的。

1.3  STT理论波形

STT电源是基于短路液桥表面张力过渡理论，利用逆变焊机的高速可控性，采用波形控制的一种新型逆变
电源，可减少飞溅，保证焊缝成形。STT电源工作为短路过渡方式，其电流输出是受电弧状态控制的。

STT焊接技术特点

（1）热输入减少，可以减少根部焊缝的焊接变形以及热影响区的面积。
（2）与传统的焊接方法相比，飞溅减少了90％，烟尘减少了50％～70％，因此，焊缝的周围比较干净
（3）对焊工的要求降低，同时正、反面成形均匀一致，边缘融合得更好，甚至可以进行0．6mm板材的仰焊。
（4）降低了对焊缝装配误差的要求。
（5）在焊接薄板和根部打底焊中，可以取代TIG焊，从而提高生产效率。
（6）适用范围广，适于焊接各种非合金钢、低合金钢、高合金钢和电镀钢。
（7）可以使用各种保护气体，包括纯氩气、氦气和二氧化碳气体。

2．2  焊接工艺参数

（1）送丝速度通过控制该参数可控制熔敷效率和电流过渡频率。但该参数对其他参数的依赖性较大，其必须与其他的参数相匹配，否则将引起焊缝成形差或飞溅大等缺陷。
（2）基值电流
其可控制焊缝形状，提供焊缝总体热输入量。基值电流太大会造成滴状过渡和形成大的熔滴，这样会使飞溅增大，而太小会引起焊丝抖动，也会使焊缝金属的润湿性变差。基值电流的大小与保护气体相关，φ（CO2）100％时，基值电流应比富氩混合气体时小一些。
（3）峰值电流
其可控制电弧长度与“电弧压缩”控制相似。峰值电流的作用是建立电弧长度和保证较佳的熔化。峰值电流大时会引起电弧瞬间变宽，同时增加了电弧长度。如果峰值电流设置太大，会形成滴状过渡，太小时会引起电弧不稳和焊丝抖动。实际焊接时，峰值电流的设置应满足最小的飞溅和熔池搅动作用。φ（CO2）100％时，峰值电流应比富氩混合气体时大一些，而且电弧长度应长一些，以减少飞溅。
（4）焊接速度焊接速度对熔深和熔宽均有明显的影响，焊接速度增加时，从焊缝的热输入和热传导角度来看，焊缝的熔深和熔宽都会减小。
（5）热起弧设置热起弧控制可以提高起弧的成功率，在焊缝起始点将增加20％～50％的电流，保证有足够的热输入以补偿因工件温度较低而散失的热量。
（6）尾拖根据需要给电弧增加热量而不增加电弧长度，这样可以提高润湿性。一般来说尾拖增加，电弧在熔池上的面积增大，峰值、基值电流相对要减小。
（7）间隙
STT用于薄板对接焊时一般不需要开坡口，但该焊接方法对间隙较为敏感。以3．0mm材料为例，间隙大小控制在1．4～1．8mm为宜，否则将出现焊不透或焊穿的缺陷。
由于STT有着热输入较小的特点，较厚的（＞4．0mm）的板材焊接往往需要较大的电流，但改变某些工艺参数便可避免这一情况

3.  STT的工艺适用性

结合资料与试验，STT应用于焊接时，其施焊对象厚度下限为0．6mm。受STT电源功率的限制，对于4．0mm板材以1．0mm焊丝施焊时，无论间隙大小，均不能将板材焊透。此时可以通过改变焊接结构来解决。
试验表明，对4．0mmQ235钢板，只要开钝边为0，坡口角度为60°的V形坡口，就完全可以采用3．0mm板材不开坡口的焊接工艺焊接，并且效果良好

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