摘要：分析了不銹鋼薄板焊接熔池受力情況與該工件的焊接變形。詳細(xì)介紹了鎢極氬弧焊接不銹鋼薄板時(shí)的焊接工藝要領(lǐng)和應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：TIC焊;燒穿;變形中圖

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)各行業(yè)對(duì)焊接技術(shù)要求越來(lái)越高，薄版的焊接在國(guó)防、航空、化工、建筑工業(yè)等行業(yè)應(yīng)用較為普遍，超薄焊的焊接也越來(lái)越多，比如：廣告、裝璜、建筑等方面。因此，掌握好薄板焊接中的工藝要領(lǐng)十分必要。

　　1.不銹鋼薄板的焊接性分析

　　1mm以下不銹鋼薄板的焊接由于其自身拘束度小、導(dǎo)熱系數(shù)小(約為普通低合金鋼的1/3)、線膨脹系數(shù)較大，當(dāng)焊接溫度變化較快時(shí)，則產(chǎn)生的熱應(yīng)力大，很容易出現(xiàn)燒穿和焊接變形等缺陷。

　　1.1焊接熔池受力狀況

　　以平板對(duì)接焊縫為例，熔池受力情況如圖1所示

　　熔池主要受到的作用力P;熔池金屬重力Q;熔池金屬表面張力F。但熔池金屬體積、質(zhì)量、熔寬一定時(shí)，熔池深度取決于電弧力P的大小，熔深和電弧力又與焊接相關(guān)，熔寬則由電弧電壓決定。 隨著熔池體積的增大，表面張力F也隨著增大，表面張力不能平衡電弧作用力P和熔池金屬重力Q，此時(shí)，熔池金屬會(huì)下流，造成熔池?zé)ｋ娀∽饔昧和熔池金屬重力Q是使熔池?zé)┑牧Γ砻鎻埩是阻止熔池下榻或燒穿的力。為使薄板焊接不致于燒穿，必須想辦法提高金屬熔池的表面張力F，要提高表面張力F，須控制熔池的熱輸入，即線能量。

　　1.2焊接工件的變形

　　不銹鋼薄板拘束度較小，在焊接過(guò)程中受到局部加熱、冷卻作用，形成了不均勻的加熱、冷卻，焊件會(huì)產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力和應(yīng)變，焊縫的縱向縮短對(duì)薄板邊緣的壓力超過(guò)一定值時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的波浪式變形，影響工件的外形質(zhì)量。解決不銹鋼薄板焊接時(shí)產(chǎn)生的燒穿、變形的主要措施有;

　　(1).嚴(yán)格控制焊接接頭的熱輸入量，選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)(主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度)

　　(2).裝配尺寸力求精確，間隙盡量小。間隙稍大容易燒穿、焊瘤等缺陷。

　　(3).必須采用精裝夾具，夾緊力平衡均勻。焊接不銹鋼薄板關(guān)鍵要注意：嚴(yán)格控制焊接接頭的線能量，力求在能完成焊接的前提下盡量減小熱量輸入，從而減小熱影響區(qū)，避免上述缺陷的出現(xiàn)。

　　2 鎢極氬弧焊特點(diǎn)

　　2.1鎢極氬弧焊的主要特性

　　TIG焊應(yīng)用了脈沖電弧，它具有熱輸入低、熱量集中、熱影響區(qū)小、焊接變形小、熱輸入均勻，能較好地控制線能量;保護(hù)氣流具有冷卻作用，可降低熔池表面溫度，提高熔池表面張力;便于操作，容易觀察熔池狀態(tài)，焊縫致密，機(jī)械性能好，表面成形美觀。目前TIG焊廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是在不銹鋼薄板的焊接中焊接中應(yīng)用較廣

　　2.2 TIG焊的工藝技術(shù)要領(lǐng)

　　2.1.1 焊機(jī)及電源極性的選用

　　焊接1mm以下的不銹鋼薄板可作如下選擇：厚度大于0.5mm時(shí)選用NSA4-300型焊機(jī);厚度小于0.5mm時(shí)可在焊接回路中接入脈沖焊斷續(xù)器。TIG焊可分直流和交流脈沖：直流脈沖TIG焊主要用于焊接碳鋼、軟鋼、耐熱鋼等;交流脈沖TIG焊主要用于焊接鋁、鎂、銅及其合金等有色金屬。TIG焊焊接不銹鋼薄板通常采用直流正接法。

　　2.2.2 技術(shù)要領(lǐng)

　　(1).TIG焊接不銹鋼薄板工藝參數(shù)見(jiàn)表1.

　　表1 TIG焊接不銹鋼薄板工藝參數(shù)

　　板厚鎢極直徑電流電壓焊絲鎢極伸長(zhǎng)氬氣流量噴嘴直徑0.31.010～1510～151.23～46～8120.61.020～2515～201.23～46～8120.81.640～5020～251.63～46～8121.02.050～6025～301.63～46～812

　　(2) 引弧、定位焊

　　引弧形式有非接觸引弧和接觸式短路引弧兩種。前者電極不與工件接觸，既適于直流也適于交流焊接;后者僅適用于直流焊接。采用短路方法引弧，不應(yīng)在焊件上直接引弧，因易產(chǎn)生夾鎢或與工件粘連，電弧也不能立即穩(wěn)定，電弧容易擊穿母材，所以應(yīng)采用引弧板。在引弧點(diǎn)旁放一塊紫銅板，先在其上引弧，待鎢極頭加熱至一定溫度后再移至待焊部位。在實(shí)際生產(chǎn)中，TIG焊常用引弧器引弧，在高頻電流或高壓脈沖電流的作用下，使氬氣電離而引燃電弧。定位焊時(shí)，焊絲應(yīng)比常用焊絲細(xì)，因點(diǎn)焊時(shí)溫度低、冷卻快，電弧停留時(shí)間較長(zhǎng)，故容易燒穿。進(jìn)行點(diǎn)固焊時(shí)，應(yīng)把焊絲放在點(diǎn)焊部位，電弧穩(wěn)定后再移到焊絲處，待焊絲熔化并與兩側(cè)母材熔合后迅速停弧。

　　(3). 焊接

　　用普通TIG焊進(jìn)行薄板焊接時(shí)，電流均取小值，當(dāng)電流小于20A時(shí)，易產(chǎn)生電弧漂移，陰極斑點(diǎn)溫度很高，會(huì)使焊接區(qū)域產(chǎn)生發(fā)熱燒損和發(fā)射電子條件變差，致使陰極斑點(diǎn)不斷跳動(dòng)，很難維持正常焊接。而采用脈沖TIG 焊時(shí)，峰值電流可使電弧穩(wěn)定，指向性好，易使母材熔化成形，并循環(huán)交替，確保焊接過(guò)程的順利進(jìn)行，能得到性能良好、外觀漂亮、形成熔池互相搭接的焊縫。

　　1).正常焊接時(shí)可采用Φ0.6焊絲，先在定位點(diǎn)起弧，待焊點(diǎn)熔化并與工件兩側(cè)熔合后再送入焊絲，焊絲始終跟隨熔池，焊槍的噴嘴與焊件表面構(gòu)成80°左右?jiàn)A角，焊絲與焊件表面夾角為10°左右，在不妨礙視線情況下，盡量采用短弧焊接以增強(qiáng)氬氣保護(hù)效果。應(yīng)注意觀察熔池的大小，焊速應(yīng)先稍慢后快，焊槍通常不擺動(dòng);焊速和焊絲應(yīng)根據(jù)具體情況密切配合，盡量減少接頭;焊縫長(zhǎng)度一次性不宜焊接過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)因過(guò)熱而形成塌陷甚至燒穿，就算補(bǔ)焊完整，Cr、Ni等元素大量燒損，對(duì)材料耐蝕性非常不利。中途停頓后，再繼續(xù)施焊時(shí)，要用電弧把原熔池的焊道重新熔化，形成新的熔池后再加焊絲并與前焊道重疊3～5mm，在重疊處要少加焊絲，使接頭處圓滑過(guò)渡;氬氣純度在99.6%以上、流量應(yīng)保持在6～8 L/min，流量多大時(shí)，保護(hù)層會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則流動(dòng)，易使空氣卷入，反而降低保護(hù)效果，所以氣體流量也要選擇合適。不銹鋼的焊縫顏色與保護(hù)效果的關(guān)系，

　　表2 不銹鋼的焊縫顏色與保護(hù)效果

　　焊縫顏色銀白、金黃色藍(lán)色紅灰色灰色黑色保護(hù)效果最后良好一般不良最差 (2)焊接結(jié)束時(shí)

　　如果收弧方法不正確，在收弧時(shí)易產(chǎn)生弧坑、裂紋、氣孔以及燒穿等缺陷，因此，最好采用電流自動(dòng)衰減裝置的焊接設(shè)備進(jìn)行焊接。其次使用引出板，焊后將引出板切除掉。如果兩種方式都不能滿足，只能采用收弧時(shí)要多向熔池送絲，填滿弧坑，然后緩慢收弧。

　　3).焊后變形

　　焊后變形是精密焊件的一個(gè)重要指標(biāo)，其變形度與所選擇的工藝參數(shù)、夾具、散熱裝置有很大關(guān)系。條件許可時(shí)采用精確的工裝夾具，保證焊縫兩側(cè)受力均勻，避免焊縫開(kāi)裂、變形，盡量減小熱量輸入，從而減少焊接熱影響區(qū)，有時(shí)可以采用分段焊接法、退焊法等方式。焊后可用耐高溫塑料錘或木錘進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)?shù)那脫舻确椒刂坪附幼冃斡幸欢ǖ男Ч?jīng)打磨、拋光后可獲得滿意的效果。

　　4 結(jié)論

　　TIG焊熱量集中、熱影響區(qū)小、變形小，最適宜焊接不銹鋼薄板材料。焊接時(shí)如果能正確的選用焊接工藝參數(shù)、焊接設(shè)備、和較高的焊接技術(shù)工人，可得到成形較好的焊縫。

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