鎢極氬弧焊在不銹焊鋼薄板接中的應用 (1)

1、鎢極氬弧焊在不銹焊鋼薄板接 中的應用 鹽湖集團培訓教材 制作人：孫奇?zhèn)?一、不銹鋼薄板的焊接工藝性分析 焊接1mm以下不銹鋼薄板，由于其自 身拘束度小，導熱系數(shù)?。s為普低 鋼的1/3），但線膨脹系數(shù)較大，當焊 接時溫度變化較快，則產生的熱應力 比正常溫度下時存在的應力大得多， 很容易出現(xiàn)常見的焊接燒穿和焊接變 形（大多為波浪變形）等缺陷。內容 1、焊接熔池受力狀況 以平對接焊為例， 熔池金屬的受力 情況如下圖示。 熔池主要受到的 作用力有：電弧 的總作用力P； 熔池金屬的重力 Q；熔池金屬表 面張力F。 當熔池金屬體積質量和熔寬一定時， 熔池深度取決于電弧力P 的大小，而 熔深和電弧力又與焊

2、接電流密切相關， 熔寬則由電弧電壓決定。隨著熔池金 屬的體積增大，表面張力F也隨著增大， 造成表面張力不能平衡電弧作用力P和 熔池金屬的重力Q，此時熔池金屬會下 淌，造成熔池燒穿。 由此可見，電弧總作用力P和熔池金屬 的重力Q是使熔池燒穿的力，而表面張 力F是阻止熔池下塌或燒穿的力。為使 薄板焊接不致于燒穿，則必須想辦法 提高金屬熔池的表面張力F，而要提高 表面張力F，就必須控制熔池的輸入， 即熱輸入量。 工件的焊接變形 不銹鋼薄板拘束度較小，在焊接過程 中受到局部的加熱、冷卻作用，形成 了不均勻的加熱、冷卻狀態(tài)，這時焊 件會產生不均勻的應力和應變，焊縫 的縱向縮短對薄板邊緣的壓力超過一 定數(shù)

3、值時，即會產生較嚴重的波浪式 變形，影響工件的外形美觀。 解決不銹鋼薄板在焊接時產生的過 燒（燒穿）、變形的主要措施 （1）嚴格控制焊接接頭上的熱輸入量，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，接口間隙盡量小。 間隙稍大容易燒穿，或形成較大的焊瘤。 （3）必須采用精裝夾具，要求夾緊力平衡均 勻。 焊接不銹鋼薄板時關鍵要注意的問題 是： 嚴格控制焊接接頭上的熱輸入量，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)。 鎢極氬弧焊在不銹鋼薄板焊接中的 應用技術要領 1、TIG焊接的工藝技術要領 （1）焊機

4、及電源極性的選用。焊接1mm以下 的不銹鋼薄板可作如下選用：厚度0.5mm時，選 用NSA4300型焊機；厚度0.5mm時可在焊接 回路中接入脈沖焊斷續(xù)器（也可以用直流弧焊電 源改裝）。 TIG焊可分直流和交流脈沖兩種。直流脈沖 TIG焊主要用于焊接鋼、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 輕金屬。交、直流兩種脈沖都采用陡降特性電源。 TIG焊焊接不銹鋼薄板通常采用直流正接法。 （2） 主要技術參數(shù)。 表1 TIG焊接不銹鋼薄板工藝參數(shù) 板厚板厚 (mm) 鎢極直鎢極直 徑徑(mm) 電流電流(A) 電壓電壓 (mm) 焊絲焊絲 (mm) 鎢極伸鎢極伸 長長(mm

5、) 氬氣流氬氣流 量量 (L/min) 噴嘴噴嘴 (mm) 0.3110-1510-151.23-46-812 0.6120-2515-201.23-46-812 0.81.640-5020-251.63-46-812 1.02.050-6025-301.63-46-812 (3） 引弧、定位焊 引弧形式有非接觸式和接觸式的短路引弧 兩種：前者電極不與工件接觸，既適于直 流也適于交流；后者僅適于直流焊接。采 用短路方法引弧時，不應在焊件上直接起 弧，因易產生夾鎢或和工件粘接，電弧也 不可能立即穩(wěn)定，電弧容易擊穿母材，所 以應采用引弧板裝置，在引弧點旁放一塊 紫銅板，先在其上引弧，待鎢極頭加熱至

6、 一定溫度后再移至待焊部位。 在實際生產中，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 氣電離而引然電弧。定位焊時，焊絲應比 正常焊時采用的焊絲細，因點焊時溫度低、 冷卻快，電弧停留時間較長，故容易燒穿。 進行點固定位焊時，應把焊絲放在點焊部 位，電弧產生穩(wěn)定后再移到焊絲處，待焊 絲熔化并與兩側母材熔合后再迅速停弧。 正常焊接 在一般情況下，用普通TIG焊進行薄板焊接 時，通常電流均取小值，當電流20A時， 易產生電弧漂移，陰極斑點溫度很高，會 使焊接區(qū)域產生發(fā)熱燒損和發(fā)射電子條件 變差，致使陰極斑點不斷跳動，很難維持 正常焊接。而采用脈沖TIG焊后，峰值電流 可使電弧

7、穩(wěn)定，指向性好，易使母材熔化 成形，并循環(huán)交替，確保焊接過程的順利 進行；同時能得到性能良好、外形美觀、 熔池互相搭接良好的焊縫。 正常焊接時可采用1.6焊絲，先在定 位點起弧，待焊點熔化并與工件兩側 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成80o角 左右，焊絲與焊件表面夾角為10o左右 為宜，在不妨礙視線下，盡量采用短 弧焊接以增強氬氣保護效果，同時應 注意觀察熔池的大小，焊速應先稍慢 后快，焊槍通常不擺動；焊速和焊絲 應根據(jù)具體情況密切配合，盡量減少 接頭；焊縫長度一次性不宜焊接過長， 否則會因過熱而形成塌陷甚至燒穿， 此時就算補焊完整，Cr、Ni等元素大 量燒損，對

8、材料耐蝕性非常不利。 若中途停頓后再繼續(xù)施焊時，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，使接頭處圓滑過渡，氬氣 純度應在99.6%以上、流量應保持在6-8L min，流量過大時，保護層會產生不規(guī)則流 動，易使空氣卷入，反而降低保護效果， 所以氣體流量也要選擇合適。不銹鋼的焊 縫顏色與保護效果見表2。 表2不銹鋼的焊縫顏色與保護效果 焊縫焊縫 顏色顏色 銀白、銀白、 金黃色金黃色 藍色藍色 紅灰紅灰 色色 灰色灰色黑色黑色 保護 效果 最好良好尚可不良最壞 焊接過程中,在焊接電流一定條件下,焊接速 度與焊接熱輸入成反比.當焊接速度

9、過大時, 焊接熱輸入小,易產生未焊透.咬邊等缺陷,達 不到單面焊雙面的效果;當焊接速度過小時, 焊接熱輸入大,會造成焊接熔池過燒.甚至燒 穿.因此,焊接速度必須有.一個合適的范圍, 試驗得知,當焊接電流為50-60A,焊接速度 0.60-0.65m/min較為理想。 壓板的選擇，壓板間距與不銹鋼厚度有關, 鋼板越薄壓板間距要求越小,如壓板間距過 大,焊接過程中會使鋼板產生變形,易產生燒 穿缺陷,但壓板間距也不能太小,否則噴嘴無 法靠近熔池,會使氬氣保護效果變差,經過多 次試驗證明,當氣壓琴鍵式夾具壓板間距調 為11-12mm時,焊接效果較好. 對接打底時，為防止底層焊道的背面被氧 化，背面也需

10、要實施氣體保護。為使氬氣 很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作， 鎢極中心線與焊接處工件一般應保持 8085角,填充焊絲與工件表面夾角應盡 可能地小，一般為10左右。 焊接結束時，如果收弧方法不正確，在收 弧時易產生弧坑、裂紋、氣孔以及燒穿等 缺陷，因此，最好采用引出板，焊后將引 出板切除掉。如沒有引出板或沒有電流自 動衰減裝置的焊機時，收弧時要多向熔池 送絲，填滿弧坑，然后緩慢收弧。 焊后變形是精密焊件的一個重要指標，其 變形程度與所選的工藝參數(shù)、夾具、散熱 裝置有很大關系。因此，條件許可必須采 用精確的工裝夾具，保證焊縫兩側受力均 勻，避免焊縫形成開裂、變形；同時盡量 減小熱量輸入，減少焊接熱影響區(qū)，必要 時可采取跳躍式焊接和遠距離降溫法等方 對接打底時，為防止底層焊道的背面被氧 化，背面也需要實施氣體保護。為使氬氣 很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作， 鎢極中心線與焊接