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加工丨手工钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板的工艺方

更新时间:2019-07-02

  钨极氩弧焊是现代工业制造中一种十分重要的焊接方式,本文分析了不锈钢薄板焊接熔池受力情况与薄板的焊接变形,介绍了手工钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板时的焊接工艺要领及实际应用。

  随着现代制造业的不断发展,不锈钢薄板在国防、航空、化工、电子等行业应用十分广泛,1~3mm不锈钢薄板的焊接也越来越多, 因此,掌握好不锈钢薄板焊接的工艺要领十分必要。

  钨极氩弧焊(TIG)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、热输入均匀,能较好地控制线能量等特点;焊接时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;TIG便于操作,容易观察熔池状态, 焊缝致密,机械性能好,表面成形美观。目前TIG广泛应用于各行业,尤其是在不锈钢薄板的焊接中应用较广。

  TIG可分直流和交流脉冲,直流脉冲TIG主要用于焊接钢、软钢、耐热钢等,交流脉冲TIG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焊接不锈钢薄板通常采用直流正接法。

  引弧形式有非接触式和接触式短路引弧两种。前者电极不与工件接触,既适于直流也适于交流焊接、后者仅适于直流焊接。若采用短路方法引弧,不应在焊件上直接起弧,因易产生夹钨或与工件粘接,电弧也不能立即稳定,电弧容易击穿母材,所以应采用引弧板,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,焊丝应比常用焊丝细,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,电弧稳定后再移到焊丝处,待焊丝熔化并与两侧母材熔合后迅速停弧。

  用普通TIG进行不锈钢薄板焊接时,电流均取较小值,但是当电流小于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时,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,能得到性能良好、外观漂亮、形成熔池互相搭接的焊缝。

  不锈钢薄板的物理特性和板形直接影响焊缝质量。不锈钢薄板导热系数小,线膨胀系数较大,当焊接温度变化较快时,产生的热应力大,很容易出现烧穿、咬边和波浪变形。不锈钢薄板焊接多采用平板对接焊,熔池主要受到电弧作用力、熔池金属重力和熔池金属表面张力的作用,当熔池金属体积、质量和熔宽一定时,熔池深度取决于电弧的大小,熔深和电弧力又与焊接电流相关,熔宽由电弧电压决定。

  熔池体积越大,表面张力也越大,当表面张力不能平衡电弧作用力和熔池金属重力时,会造成熔池烧穿,而且在焊接过程中局部受到加热和冷却作用,使焊件产生不均匀的应力和应变,当焊缝的纵向缩短对薄板边缘产生的应力超过一定值时,会产生较严重的波浪变形,影响工件的外形质量。在相同的焊接方法和工艺参数下,采用不同形状的钨极,减少焊接接头上的热输入量,可以解决焊缝烧穿和工件变形等问题。

  钨极氩弧焊是一种明弧焊,电弧稳定,热量比较集中,在惰性气体(氩气)的保护下,焊接熔池纯净,焊缝质量较好。但是在焊接不锈钢,特别是奥氏体不锈钢时,焊缝背面也需要进行保护,否则将产生严重的氧化,影响焊缝成型和焊接性能。

  因此,不锈钢薄板焊接的质量与操作者、设备、材料、施工方法、焊接时的外部环境及检测等因素息息相关。

  在不锈钢薄板的焊接过程中,不需要焊材,但是对以下材料要求比较高: 一是,氩气的纯度、流量大小及通氩时间,二是,钨极。

  氩气属于惰性气体,不易和其它金属材料、气体发生反应。由于其气流有冷却作用,焊缝热影响区小,焊件变形小,是钨极氩弧焊最理想的保护气体。氩气的纯度必须大于99.99%以上。氩气主要是对熔池进行有效的保护,在焊接过程中防止空气对熔池侵蚀而引起氧化,同时对焊缝区域进行有效的空气隔离,使焊缝区域得到保护,提高焊接性能。

  钨极表面要光滑,端部一定要磨尖,且同心度好。这样焊接时高频引弧好、电弧稳定性好,熔深深,熔池能保持稳定,焊缝成形好,焊接质量好。如果钨极表面烧坏或表面有污染物、裂纹、缩孔等缺陷时,这样焊接时高频引弧困难,电弧不稳定,电弧有漂移现象,熔池分散,表面扩大,熔深浅,焊缝成形差,焊接质量差。

  2)平顶锥端头钨极焊接可提高单面焊双面成形率,减小焊接热影响区,焊缝成形美观,综合力学性能较好。

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