薄壁不锈钢板的IG自动焊接

薄壁不锈钢板的TIG自动焊接陈春阳昆山华恒焊接设备技术有限公司215301摘要：随着我国不锈钢市场的不断扩大，不锈钢板的消费量也逐年增加，薄壁不锈钢板也已经深入到各种生产制造领域中，因此薄壁不锈钢板的焊接也就成为生产制造中一个重要工序，由薄壁不锈钢板自身的焊接工艺特点决定了其焊接存在的难度，本文着重介绍薄壁不锈钢板的TIG焊接工艺。关键词：薄壁不锈钢板TIG焊接焊接工艺前言：不锈钢在我国的使用量正逐年增加，不锈钢的使用量由1988年的30万吨增加到2000年的165万吨，年增长率为15.26%。而在不锈钢的使用中以薄板为主，2000年薄板的消费量为91万吨，占到使用总量的一半。而且薄壁不锈钢板也已经应用到国民生产和生活的各个领域，如：食品加工行业，主要制造食品加工机械；压力容器行业，主要是机电和化工部门；电力工业。另外还有一些其它行业：厨房设备、建筑装潢、家用电器和汽车行业等。在这些行业中，不锈钢的焊接是产品生产的一个重要工序，焊接质量的好坏直接决定产品的质量。在不锈钢的TIG焊接过程中主要存在板材变形、焊缝表面氧化、焊接速度慢的缺陷，本文主要在焊接工艺和焊接工装两个方面来阐明薄壁不锈钢板TIG焊接方法。TIG焊接工艺TIG焊又称钨极氩弧焊，是一种非熔化极惰性气体保护焊，其工艺过程：在惰性气体保护下，通过钨极与薄壁不锈钢板之间产生电弧产生的热熔化钢板的对接而形成熔池来产生焊缝，属于自熔化焊接。不锈钢薄板采用钨极氩弧焊比其它焊接方法有非常好的优越性能：焊缝质量高；电弧热量集中，功率密度大，热影响区小；单面焊双面成型，明弧操作，便于对电弧熔池的观察；板材表面及焊缝质量好。因此，采用TIG焊接方法对薄壁不锈钢板进行焊接适应了现代产品高质量的要求，是焊接生产由手工向自动化发展的标志。焊接电流焊接电流是钨极氩弧焊最主要的工艺参数，电弧热量正比于焊接电流，要改变电弧功率主要通过改变焊接电流的大小来实现。焊接时，增加焊接电流可以增加熔深和熔宽，即可焊的板厚增加。在焊接条件和其它工艺参数不变的情况下，一定厚度的薄壁不锈钢板的焊接电流只能在一定范围内调节，超出此范围，就会产生焊接缺陷。焊接速度焊接速度与线能量有关，线能量反比于焊接速度，焊接速度决定着对每单位长度焊缝所提供的能量，同时影响熔深和熔宽，焊接速度的快慢直接影响焊缝的质量。如果提高焊接速度，线能量将会降低，可避免金属过热，减少热影响区，熔深和熔宽也减小。因此在保证焊接质量的前提下，尽量提高焊接速度。但焊接速度过快会产生保护效果差，焊缝正反面不均匀和未焊透等缺陷。所以在钨极氩弧焊的时候，焊接速度比较才能保证焊接质量。电弧电压和电弧长度电弧的热量也正比与电弧电压，根据钨极氩弧焊的电弧静特性，焊接过程中电弧电压只与电弧的高度有关，而对焊接电流影响很小。因此，在焊接电流一定的情况下，改变电弧电压可以电弧的功率。电弧电压和弧长存在一个简单的线性函数关系，当弧长增加时，电弧电压成正比增加，电弧功率增加。但电弧长度超出一定的范围后，在弧长增加的同时，弧柱的截面积也增加，热效率降低，保护效果变差。焊接时电弧长度对热影响区有直接的影响。薄壁不锈钢板焊接时，钨极伸出喷嘴的长度一般在8-10mm左右，电弧的长度控制在2mm左右为最佳。焊接电极钨极氩弧时采用的电极材料一般为铈钨和钍钨，焊接时要求电极有发射电子能力强、容易引弧、电弧的稳定性好，尤其在高温的时候不易熔化，许用电流大等性能。目前被广泛使用的铈钨具有电子逸出功比钍钨电极低10%；弧束细长，热量集中，可提高电流密度5-8%；使用寿命长，是钍钨的一倍；引弧容易、方便、稳定优点。所以，铈钨的使用率更高。在选定电极材料后，要根据焊接电流的大小选择合适直径的电极，不同直径的电极有不同电流使用范围见表1。另外钨极的形状对焊接有一定的影响。电极端部的锥角α和端部平台直径对电弧的稳定和焊缝成形有重要的影响。端部角度如果太小，电流密度将提高，焊缝容易产生弧坑，所以不同直径的钨极α角和平台要求是不一样的，具体见表2。表1幕咐斗直径铅电流滤1泥1.6婚2.4个3.2弃4.0早5.0摩直流正接坊1惜5惩—量80梢7嗽0违—乞150董15箭0距—遣250王25沫0熟—蹦400艇40早0令—孤500独50岭0御—泄750剂直流反接唤——裹1仆0侮—希20逼1凤5亡—绿30昨2西5保—铸40芳4毯0霉—创55桂5瓜5世—芦80周交复畜碌流抱2列0榴—茄60否6柄0默—骄120居10熊0泄—然180聪16撕0播—海250嫁20价0巡—脚320论29锻0樱—腥390表2夏钨极直庄径夕lmm启1.0诚1.0筋1.6章1.6徐2.4下2.4浩3.2监3.2够端部直路径登dmm劫0.125普1.25化0.5廉0.8涛0.8堪1.1久1.1胀1.5窄端部角摊度吓扬间α换°响12°逗20°俗25°受30°蹦35°趟45°驴60°采90°保护气体阳TI专G弱焊所采用的保倒护气体一般为铁氩气。氩气是游一种单原子惰倘性气体，它即涂不与金属反应欢，也不熔于金兽属中，本身的主导热系数小，钉高温时不分解附。但用氩气作远为保护气时焊五接速度慢，生吨产效率低。苦用军Ar+H谜2爸混合气体可以院提高电弧能量丘，增加焊接速朗度。在氩气中掩加入氢气，可尘以提高电弧电箩压，从而提高雁电弧热功率，偷增加熔深，提禽高焊接速度。阁表敲3袄是在其它工艺炼参数一定的情海况下，分别掠用穷A核r继和晃Ar+H疏2该作为保护气时钉的焊接速度比楚较。表3贫保护气种类久板舒厚份mm话焊接电担流恳A句焊接速到度于mm/min丙Ar魔0.5糕30范400感Ar躁1.0迟60优300航Ar+H妄2哭0.5鸡30企800镇Ar+H犹2平1.0师60定800渔可见，采培用搁Ar+H轮2泻混合气体可明仪显提高焊接速手度。虚用搂Ar+H派2矿混合气体焊接烂1.6mm萍以下的不锈钢御板对接接头，台焊接速度比纯喊氩再快狂50阵%捆，此外还有防蚊止咬边和抑候制歌C城O捕气孔产生作用勾。因此，采谷用般Ar+H2廉混合气体不仅尤可以获得优质途焊缝而且还可沸以保证焊接生拢产效率，克服摊了氩弧焊速度蜜慢的缺点，是铁逐渐被接受的筛保护气体。焊接设备亲薄壁不锈钢板丛的鲜TI科G妖焊接设备主要页有焊接电源和技焊接专机两部景分。旱焊接电源和焊都接程序控制电歇源索焊接电源主要论是提供焊接电秀流，焊接程序仔控制电源主要功是控制焊接功确能如：提前送伪气和滞后停气吉；直牲流卫/如脉冲电流；横愿梁小车运动；绑送丝运动；横剩摆功能；弧长醋控制等临。梁焊接专机旋在薄壁不锈钢励板批的扑TI屈G饿焊接，主要存舰在焊接工件变那形和焊缝表面敢氧化的缺陷。吗焊接变形主要矩是薄壁不锈钢测板工件的长度芳大，在施焊的惕过程中，焊接阿的热积累严重厦，造成工件受闪热不均匀，产踏生应力变形。街焊缝表面氧化层是由于熔池在天未完全冷却的雷情况下被空气脊氧化，因为不糊锈钢板在连续书焊接中必须保呢证焊链缝跳杠图调1坟旅焊接程序控制冰电源捐光亮无氧化，旺所以只有正面杆保护气是不够奔的，要配置辅胆助保护装置。颜基于以上原因湖，我公司专门奋设计用于薄壁释不锈钢板焊接点的纵缝焊接专屿机，本机从根统本上解决了焊震接变形和表面俩氧化的焊接缺某陷，使薄壁不同锈钢板即简单轿易行又保证焊奖接质量。漫本焊接专机主朵要有机座、琴吧键夹具、芯轴见、轴端托架、摔行走小车。并可配相应的十字朱滑架、送丝机阅、电缆总成、固气管、水管、挡检测仪表和循霉环水泵等如右妙图所示。主要结构：恒琴键夹具和冷见却芯葵轴唤唯免烂哭栗踢将臣图刻2密爆焊接专机浇琴键夹具和冷熔却芯轴是对工搂件进行固定和哥冷却的主要装居置。琴键夹具述为左右对称的浑两套，分别对岔两块薄壁不锈翁钢板对接两边垂施加压力压紧赏焊缝边缘的钢输板。冷却芯轴押为一空心圆柱狡体，上镶有铜乱质衬垫，琴键知式压指一起对游焊件进行夹紧边固定。在进行强焊接的时候可意对焊缝两端的欧金属进行加紧稠并通过压指和革芯轴对焊缝进纸行急时冷却，努防止焊接时因贱应力而产生的笋变形，琴键夹钻具的压力和压恭指宽度可进行寒调整。在焊接县薄壁不锈钢板止时，压缩空气珍气路系统减压克阀的压力应调随至碰0.题2叉～伪0.3Mp如a皇左右，压指宽狡度赞在矿5思-6mm宵左右，就可达闲到理想的效果业。衬垫的背面辅有成型槽，槽吗内小孔可通保初护气体。可对灿焊缝的背面熔碧池金属进行保市护，背面保护套气的流量一般沈为帽10L脚/mi钱n根。托罩爬在钨极氩弧焊右接的时候对焊燕缝表面的颜色芦要求比较高，鞠一般为银白色虎或金黄色。在饶焊接的过程中恼，只靠从焊枪您出来的正面保幻护气进行保护亩很难达到要求本，焊缝的颜色纲大部分为深紫坏色，有轻微的跟氧化现象，这盯在自动焊过程匪中是不允许的摧。为此专门设呀计了托罩，如敌图所示。托罩索固定米在勿TI果G钳焊枪的陶瓷喷似嘴上，在托罩仔中通入氩气，韵增加熔池的氩会气保护时间，具使熔池在冷态践的时候在与空砖气接触，避免乎了氧化的可能盐，柄化跨焊得的焊缝表袜面的颜色均为岩银白色。施图氏3份遇托罩横梁、小车衰在左夹具体上鹿固定横梁，横米梁侧面上、下无有矩形导轨，佣顶面安装齿条园，小车在横梁向导轨上移动。桨小车运行由直外流电机经微型茶减速器，再经汪齿轮、齿条实拉现直线运动，汗直流电机为无炒级调速版。擦TI馒G汇焊枪固定在小洲车上，由小车显带动进行匀速般直线运动来进将行焊接。焊接操作预在不锈钢薄板炕的借TI凤G胁焊过程中，要阳获得高质量的荐焊缝，除板材悲、焊接设备、锄焊接专机外，邀操作技术和焊贫接工艺参数也质很重要。据多妄年焊接经验，粒焊接不锈钢薄舍板时要注意以脂下几点：尚工件在焊接之抹前，必须进行萝除油和除锈处证理，保证工件毕被焊面无弯曲驰和毛刺。凶工件在焊接过幻程中，会自动丘收缩变形，所跳以在工件装夹夜的时候，起焊虑位置不锈钢板剂要对紧，而在眠结束焊接的位院置两不锈钢板蝇对接面之间要喇留一定的间隙斥，来留给工件耀自动收缩。如锣果不留间隙，硬则在焊接过程酬中，会产生焊轨缝搭接现象，济会造成未焊透而的焊接缺陷。静表板4协是不锈钢薄板测焊接时焊接结巧束位置留有间宇隙大小。表4摊板走厚年/mm敲0.5宗1.0谣1.5挑2.0锡2.5厉3.0菊间用隙离/mm潮2逝2端1历1布0.5墓0.5纷在焊接过程中利，要保持电弧屑长度不变和电去极始终在焊缝月的中心位置。足电弧长度的改烛变会影响电弧娱的热功率，使农焊缝背面成型饮不均匀，严重拔的会造成焊穿反或未焊透等缺腿陷；电极偏离矮焊缝中心会造计成两板材受热振不均，出现未绵焊透和焊穿缺女陷。肌下表是不锈钢蚊薄板焊接的工直艺参数：表5捷板厚帆/mm号焊接电俊流盒/A棒焊接速据度斑/mm/mi湿n业电极直径鹰/mm致正面保护勾气既/Ar+H2缎背面保护土气冰/Ar此托罩坚气页/Ar躲电弧高列度档/mm霜0.5锻30宾800末1.6看12悟3太10侄1.5-2至1.0阴60包800变2.4镰12菠3浙10在1.5-2元1.5全115猜700幻2.4垂12像3养10哥1.5-2俗2.0弯155摩500脸2.4蛛12雁3瘦10系1.5-2语2.5低180着300恭2.4肃12堤3卵10匹1.5-2密3.0眯215填200肯2.4震12羽3灯10驳1.5-2实际应用坦本套设备及工兄艺在已在山西竖，天津，河北