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1、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0Crl8Ni9Ti）,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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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1TIG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(P (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
7、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，在咼频电流或咼压脉冲电流 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
8、，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(p1.6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800角左右，焊丝与焊件表面夹角为100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
9、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6-8L / min，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
10、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
11、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、变形小，最适宜焊 接不锈钢薄板材料，焊接时如能选用合适的工艺、设备，便可得到外 形美观、高质量的焊缝。近年来，现代科学技术的高速发展，促进了 TIG焊接技术的不 断提升，逆变式脉冲TIG焊电源等新型电源的应用又促进了脉冲TIG 焊工艺的进步，随着高频脉冲TIG焊焊接技术的不断改进，焊接更高 质量、更高效率的不锈钢薄板将是今后的发展方向。
