手工钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板的工艺方法

【摘 要】钨极氩弧焊是现代工业制造中一种十分重要的焊接方式，本文分析了不锈钢薄板焊接熔池受力情况与薄板的焊接变形，介绍了手工钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板时的焊接工艺要领及实际应用。
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　　【关键词】不锈钢薄板；手工钨极氩弧焊
　　随着现代制造业的不断发展，不锈钢薄板在国防、航空、化工、电子等行业应用十分广泛，1～3mm不锈钢薄板的焊接也越来越多， 因此，掌握好不锈钢薄板焊接的工艺要领十分必要。
　　钨极氩弧焊（TIG）应用了脉冲电弧，它具有热输入低、热量集中、热影响区小、焊接变形小、热输入均匀，能较好地控制线能量等特点；焊接时保护气流具有冷却作用，可降低熔池表面温度，提高熔池表面张力；TIG便于操作，容易观察熔池状态， 焊缝致密，机械性能好，表面成形美观。目前TIG广泛应用于各行业，尤其是在不锈钢薄板的焊接中应用较广。
　　1.钨极氩弧焊的工艺技术要领
　　1.1钨极氩弧焊机及电源极性的选用
　　TIG可分直流和交流脉冲，直流脉冲TIG主要用于焊接钢、软钢、耐热钢等，交流脉冲TIG主要用于焊接铝、镁、铜及其合金等轻金属。交、直流两种脉冲都采用陡降特性电源，TIG焊接不锈钢薄板通常采用直流正接法。
　　1.2手工钨极氩弧焊技术要领
　　1.2.1引弧
　　引弧形式有非接触式和接触式短路引弧两种。前者电极不与工件接触，既适于直流也适于交流焊接、后者仅适于直流焊接。若采用短路方法引弧，不应在焊件上直接起弧，因易产生夹钨或与工件粘接，电弧也不能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板，在引弧点旁放一块紫铜板，先在其上引弧，待钨极头加热至一定温度后再移至待焊部位，在实际生产中，TIG常用引弧器引弧，在高频电流或高压脉冲电流的作用下，使氩气电离而引然电弧。
　　1.2.2定位焊
　　定位焊时，焊丝应比常用焊丝细，因点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间较长，故容易烧穿，进行点固定位焊时，应把焊丝放在点焊部位，电弧稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后迅速停弧。
　　1.2.3正常焊接
　　用普通TIG进行不锈钢薄板焊接时，电流均取较小值，但是当电流小于20A时，易产生电弧漂移，阴极斑点温度很高，会使焊接区域产生发热烧损和发射电子条件变差，致使阴极斑点不断跳动，很难维持正常焊接。而采用脉冲TIG时，峰值电流可使电弧稳定，指向性好，易使母材熔化成形，并循环交替，确保焊接过程的顺利进行，能得到性能良好、外观漂亮、形成熔池互相搭接的焊缝。
　　（a）正常焊接时先在定位点起弧，待焊点熔化并与工件两侧熔合后再送入焊丝，焊丝始终跟随熔池，焊枪的喷嘴与焊件表面构成80度左右夹角，焊丝与焊件表面夹角为10度左右，在不妨碍视线情况下，尽量采用短弧焊接以增强氩气保护效果，应注意观察熔池的大小，焊速应先稍慢后快，焊枪通常不摆动、焊速和焊丝应根据具体情况密切配合，尽量减少接头、焊缝长度一次性不宜过长，否则会因过热而形成塌陷甚至烧穿，就算补焊完整，Cr、Ni等元素大量烧损，对材料耐蚀性非常不利。
　　（b）焊接结束时，如果收弧方法不正确，在收弧时易产生弧坑、裂纹、气孔以及烧穿等缺陷。因此，最好使用引出板，焊后将引出板切除掉，如没有引出板或没有采用电流自动衰减装置的焊机，收弧时要多向熔池送丝，填满弧坑，然后缓慢收弧。
　　（c）焊后变形是精密焊件的一个重要指标，其变形程度与所选的工艺参数、夹具、散热装置有很大关系。条件许可时采用精确的工装夹具，保证焊缝两侧受力均匀，避免焊缝开裂、变形，尽量减小热输入，从而减少焊接热影响区，必要时可采取跳跃式焊接和远距离降温法等方式。焊后可用耐高温塑料锤（或木锤） 进行现场适当的敲击，以达到变形小，外观质量好的效果。
　　2.不锈钢薄板的焊接性分析
　　不锈钢薄板的物理特性和板形直接影响焊缝质量。不锈钢薄板导热系数小，线膨胀系数较大，当焊接温度变化较快时，产生的热应力大，很容易出现烧穿、咬边和波浪变形。不锈钢薄板焊接多采用平板对接焊，熔池主要受到电弧作用力、熔池金属重力和熔池金属表面张力的作用，当熔池金属体积、质量和熔宽一定时，熔池深度取决于电弧的大小，熔深和电弧力又与焊接电流相关，熔宽由电弧电压决定。熔池体积越大，表面张力也越大，当表面张力不能平衡电弧作用力和熔池金属重力时，会造成熔池烧穿，而且在焊接过程中局部受到加热和冷却作用，使焊件产生不均匀的应力和应变，当焊缝的纵向缩短对薄板边缘产生的应力超过一定值时，会产生较严重的波浪变形，影响工件的外形质量。在相同的焊接方法和工艺参数下，采用不同形状的钨极，减少焊接接头上的热输入量，可以解决焊缝烧穿和工件变形等问题。
　　3.手工钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用
　　3.1焊接原理
　　钨极氩弧焊是一种明弧焊，电弧稳定，热量比较集中，在惰性气体（氩气）的保护下，焊接熔池纯净，焊缝质量较好。但是在焊接不锈钢，特别是奥氏体不锈钢时，焊缝背面也需要进行保护，否则将产生严重的氧化，影响焊缝成型和焊接性能。
　　3.2焊接特点
　　不锈钢薄板的焊接有以下特点：
　　（1）不锈钢薄板的导热性差，容易直接烧穿。
　　（2）焊接时不需要焊丝，母材直接熔合。
　　因此，不锈钢薄板焊接的质量与操作者、设备、材料、施工方法、焊接时的外部环境及检测等因素息息相关。
　　3.3 焊接的质量控制
　　3.3.1人员的选择
　　焊工需要熟练掌握手工氩弧焊的焊接，上岗前必须培训考试合格。
　　3.3.2焊接设备的选择
　　使用高频逆变氩弧焊机，并要求焊机稳定性好。
　　3.3.3材料的选择
　　在不锈钢薄板的焊接过程中，不需要焊材，但是对以下材料要求比较高：
　　一是氩气的纯度、流量大小及通氩时间，二是钨极。
　　（1）氩气。
　　氩气属于惰性气体，不易和其它金属材料、气体发生反应。由于其气流有冷却作用，焊缝热影响区小，焊件变形小，是钨极氩弧焊最理想的保护气体。氩气的纯度必须大于99.99%以上。氩气主要是对熔池进行有效的保护，在焊接过程中防止空气对熔池侵蚀而引起氧化，同时对焊缝区域进行有效的空气隔离，使焊缝区域得到保护，提高焊接性能。
　　（2）钨极。
　　钨极表面要光滑，端部一定要磨尖，且同心度好。这样焊接时高频引弧好、电弧稳定性好，熔深深，熔池能保持稳定，焊缝成形好，焊接质量好。如果钨极表面烧坏或表面有污染物、裂纹、缩孔等缺陷时，这样焊接时高频引弧困难，电弧不稳定，电弧有漂移现象，熔池分散，表面扩大，熔深浅，焊缝成形差，焊接质量差。
　　3.3.4施工环境
　　在焊接氩弧焊时，主要是防风、防潮，在焊接时如果有风，将会影响焊接质量。此外，温度低于零下5℃也禁止施焊。
　　4.结论
　　（1）钨极氩弧焊稳定性好，不同钨极形状对不锈钢薄板焊接质量有较大影响。
　　（2）平顶锥端头钨极焊接可提高单面焊双面成形率，减小焊接热影响区，焊缝成形美观，综合力学性能较好。
　　（3）采用正确的焊接方法可有效预防焊接缺陷。 [科]
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