TIG焊接不锈钢薄板.doc

摘要：钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用越来越广泛，掌握实操中的技术问题是关键所在。本文重点介绍了钨极氩弧焊的焊接工艺要领和应用技术情况。 关键词：TIG焊 烧穿 变形 工艺 要领 随着工业与科学技术的不断发展，薄板的焊接技术在国防、航空、化工、电子等部门的应用越来越普遍，超薄板的焊接也越来越多，如：广告、装璜、标志性建筑及日常生活等方面常采用大量超薄不锈钢材料（常用0Cr18Ni9Ti），因此，进一步掌握好薄板焊接中的工艺要领十分必要，具有重要意义。 一、不锈钢薄板的焊接工艺性分析焊接1mm以下不锈钢薄板，由于其自身拘束度小，导热系数小（约为普低钢的1/3），但线膨胀系数较大，当焊接时温度变化较快，则产生的热应力比正常温度下时存在的应力大得多，很容易出现常见的焊接烧穿和焊接变形（大多为波浪变形）等缺陷。 如何防止出现上述缺陷，并获得外形美观的焊缝，是以下重点要讨论的问题。 1、焊接熔池受力状况 以平对接焊为例，熔池金属的受力情况如下图示。 熔池主要受到的作用力有：电弧的总作用力P；熔池金属的重力Q；熔池金属表面张力F。当熔池金属体积质量和熔宽一定时，熔池深度取决于电弧力P 的大小，而熔深和电弧力又与焊接电流密切相关，熔宽则由电弧电压决定。随着熔池金属的体积增大，表面张力F也随着增大，造成表面张力不能平衡电弧作用力P和熔池金属的重力Q，此时熔池金属会下淌，造成熔池烧穿。由此可见，电弧总作用力P和熔池金属的重力Q是使熔池烧穿的力，而表面张力F是阻止熔池下塌或烧穿的力。为使薄板焊接不致于烧穿，则必须想办法提高金属熔池的表面张力F，而要提高表面张力F，就必须控制熔池的热输入，即热输入量。 2、工件的焊接变形 不锈钢薄板拘束度较小，在焊接过程中受到局部的加热、冷却作用，形成了不均匀的加热、冷却状态，这时焊件会产生不均匀的应力和应变，焊缝的纵向缩短对薄板边缘的压力超过一定数值时，即会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形美观。 3、解决不锈钢薄板在焊接时产生的过烧（烧穿）、变形的主要措施 （1）严格控制焊接接头上的热输入量，选择合适的焊接方法和工艺参数（主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度）。 （2）装配尺寸力求精确，接口间隙尽量小。间隙稍大容易烧穿，或形成较大的焊瘤。 （3）必须采用精装夹具，要求夹紧力平衡均匀。 综上所述，焊接不锈钢薄板时关键要注意的问题是：严格控制焊接接头上的热输入量，力求在能完成焊接的前提下尽量减小热量输入，从而减小热影响区，避免上述缺陷的出现。 二、钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用技术要领 1、钨极氩弧焊（简称TIG焊）的主要特性 TIG焊应用了脉冲电弧，它具有热输入低、热量集中、热影响区小、焊接变形小、焊缝各点的热输入均匀，能较好地控制线能量；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；便于操作，容易观察熔池状态，焊缝致密性及力学性能好，表面成形美观等优点。 目前TIG焊广泛应用于各行各业，尤其是在不锈钢薄板的焊接中应用更为广泛。 2、TIG焊接的工艺技术要领 （1）焊机及电源极性的选用。焊接1mm以下的不锈钢薄板可作如下选用：厚度0.5mm时，选用NSA4300型焊机；厚度0.5mm时可在焊接回路中接入脉冲焊断续器（也可以用直流弧焊电源改装）。 TIG焊可分直流和交流脉冲两种。直流脉冲TIG焊主要用于焊接钢、软钢、耐热钢等；交流脉冲TIG焊主要用于焊接铝、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焊焊接不锈钢薄板通常采用直流正接法。（2） 主要技术参数。 用TIG焊焊接不锈钢薄板时的工艺参数见下表1：表1 TIG焊接不锈钢薄板工艺参数板厚(mm)钨极直径(mm)电流(A)电压(mm)焊丝(mm)钨极伸长(mm)氩气流量(L/min)喷嘴(mm)0.3110-1510-151.23-46-8120.6120-2515-201.23-46-8120.81.640-5020-251.63-46-8121.02.050-6025-301.63-46-812 (3） 引弧、定位焊。引弧形式有非接触式和接触式的短路引弧两种：前者电极不与工件接触，既适于直流也适于交流；后者仅适于直流焊接。采用短路方法引弧时，不应在焊件上直接起弧，因易产生夹钨或和工件粘接，电弧也不可能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板装置，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 焊常用引弧器引弧，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。定位焊时，焊丝应比正常焊时采用的焊丝细，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，电弧产生稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后再迅速停弧。 3、正常焊接 在一般情况下，用普通TIG焊进行薄板焊接时，通常电流均取小值，当电流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焊后，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；同时能得到性能良好、外形美观、熔池互相搭接良好的焊缝。 （1）正常焊接时可采用1.6焊丝，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80o角左右，焊丝与焊件表面夹角为10o左右为宜，在不妨碍视线下，尽量采用短弧焊接以增强氩气保护效果，同时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焊接过长，否则会因过热而形成塌陷甚至烧穿，此时就算补焊完整，Cr、Ni等元素大量烧损，对材料耐蚀性非常不利。 若中途停顿后再继续施焊时，要用电弧把原熔池的焊道重新熔化，形成新的熔池后再加焊丝并与前焊道重叠3-5mm。在重叠处要少加焊丝，使接头处圆滑过渡，氩气纯度应在99.6%以上、流量应保持在6-8Lmin，流量过大时，保护层会产生不规则流动，易使空气卷入，反而降低保护效果，所以气体流量也要选择合适。不锈钢的焊缝颜色与保护效果见表2。 表2不锈钢的焊缝颜色与保护效果焊缝颜色银白、金黄色蓝色红灰色灰色黑色保护效果最好良好尚可不良最坏 （2）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，最好采用引出板，焊后将引出板切除掉。如没有引出板或没有电流自动衰减装置的焊机时，收弧时要多向熔池送丝，填满弧坑，然后缓慢收弧。 （3）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。因此，条件许可必须采用精确的工装夹具，保证焊缝两侧受力均匀，避免焊缝形成开裂、变形；同时尽量减小热量输入，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，以达到变形最小，焊缝外形更美观的目的。 三、焊接生产实例 2004年9月下旬我专业部接到市电信某部门定做的一批可视系统超薄电源箱，试产时采取一般的工艺和简单的夹具，加之需焊的焊缝最长达750mm，因而焊后出现了变形、焊瘤及烧穿等现象。经过我们严密的分析后，决定采用了上述分析的工艺方法和技术要领，并自制了精确的专用夹具，选用直流正接，小电流快速跳跃式进行焊接，避免了上述缺陷的产生。焊缝经打磨、抛光后获得了满意的效果。 四、结语 综上所述，TIG焊热量集中、热影响区小