钨极氩弧焊在不锈焊钢薄板接中的应用 (1)

1、钨极氩弧焊在不锈焊钢薄板接中的应用盐湖集团培训教材 制作人：孙奇伟 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。内容 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

2、。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，就必须控制熔池的输入，即热输入量。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。解决不锈钢薄板在

3、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。 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。钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用技术要领 1、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；

4、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。 表1 TIG焊接不锈钢薄板工艺参数板厚板厚(mm)钨极直钨极直径径(mm)电流电流(A)电压电压(mm)焊丝焊丝(mm)钨极伸钨极伸长长(mm)氩气流氩气流量量(L/min)喷嘴喷嘴(mm)0.3110-1510-151.23-46-8120.6120-2515-201.23-46-

5、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

6、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。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。 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

7、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

8、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焊缝颜色颜色银白、银白、金黄色金黄色蓝色蓝色红灰红灰色色灰色灰色黑色黑色保护效果最好良好尚可不良最坏 焊接过程中,在焊接电流一定条件下,焊接速度与焊接热输入成反比.当焊接速度过大时,焊接热输入小,易产生未焊透.咬边等缺陷,达不到单面焊双面的效果;当焊接速度过小时,焊接热输入大,会造成焊接熔池过烧.甚至烧穿.因此,焊接速度必须有.一个合适的范围,试验得知,当焊接电流为50-60A,焊接速度0.60-0.65m/min较为理想。 压板的选择，压板间距与

9、不锈钢厚度有关,钢板越薄压板间距要求越小,如压板间距过大,焊接过程中会使钢板产生变形,易产生烧穿缺陷,但压板间距也不能太小,否则喷嘴无法靠近熔池,会使氩气保护效果变差,经过多次试验证明,当气压琴键式夹具压板间距调为11-12mm时,焊接效果较好. 对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持8085角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10左右。 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。 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 对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工