不銹鋼板的手動鎢極惰性氣體保護焊

 

【摘要】鎢極惰性氣體保護焊是現代工業製造中非常重要的焊接方法。分析了不銹鋼薄板焊接熔池的應力和薄板的焊接變形，介紹了不銹鋼薄板手工鎢極惰性氣體保護焊的焊接工藝要領和實際應用。

介紹

隨著現代製造業的不斷發展，不鏽鋼薄板廣泛應用於國防、航空、化工、電子等產業，1-3mm不鏽鋼薄板的焊接也日益增加。因此，掌握不銹鋼薄板焊接的工藝要領是非常必要的。

鎢極惰性氣體保護焊（TIG）採用脈衝電弧，具有熱輸入低、熱集中、熱影響區小、焊接變形小、熱輸入均勻、線能量控制較好等特性；保護氣流在焊接時具有冷卻作用，可降低熔池表面溫度，增加熔池表面張力； TIG操作簡便，易於觀察熔池狀態，焊接緻密，機械性質好，表面成型美觀。目前，TIG廣泛應用於各個行業，特別是不銹鋼薄板的焊接。

1.鎢極惰性氣體保護焊的技術要點

1.1 鎢極惰性氣體保護焊接機及電源極性的選擇

TIG 可分為直流脈衝和交流脈衝。直流脈衝TIG主要用於焊接鋼、低碳鋼、耐熱鋼等，交流脈衝TIG主要用於焊接鋁、鎂、銅等輕金屬及其合金。交流和直流脈衝均使用陡降特性電源。不銹鋼薄板TIG焊接通常採用直流正極接法。

1.2 手工鎢極惰性氣體保護焊接技術要點

1.2.1 起弧

起弧有非接觸起弧和接觸短路起弧兩種形式。前者電極與工件不接觸，既適合直流焊接，也適合交流焊接，後者只適合直流焊接。若採用短路法起弧，不宜直接在銲件上起弧，因為容易與工件產生鎢絲夾緊或粘連，電弧無法立即穩定，電弧易斷突破母材。因此，應使用起弧板。電弧起點旁應放置一塊銅板。應先在其上起弧，然後將鎢極頭加熱到一定溫度，再移至待焊部位。在實際生產中，TIG常常採用起弧器來起弧。在高頻電流或高壓脈衝電流的作用下，氬氣電離並起弧。

1.2.2 定位焊接

定位焊接時，焊絲應比常用焊絲細。由於點焊時溫度低、冷卻快，電弧停留時間長，容易燒穿。進行點固定位置焊時，應將焊絲放在點焊部位，待電弧穩定後移至焊絲處。焊絲熔化並與兩側母材熔合後，電弧迅速停止。

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1.2.3 正常焊接

採用普通TIG焊接不銹鋼薄板時，電流取小值。但電流小於20A時，容易發生電弧漂移，且陰極點溫度很高，會造成焊接區發熱、燒焦，使電子發射條件惡化，造成陰極點連續跳變。採用脈衝TIG時，峰值電流可使電弧穩定並具有良好的方向性，使其易於熔化母材並成形，並循環交替，確保焊接過程的順利進行，從而獲得焊接性能優良、造型美觀、熔池重疊。

2.不銹鋼板的焊接性分析

不銹鋼板的物理性能和板型直接影響焊縫品質。不銹鋼板導熱係數小，線膨脹係數大。焊接溫度快速變化時，產生的熱應力較大，容易燒穿、咬邊和波形變形。不銹鋼板材焊接多採用平板對焊。熔池主要受電弧力、熔池金屬重力和熔池金屬表面張力的影響。當熔池金屬的體積、質量和熔寬一定時，熔池的深度取決於電弧的大小。熔化深度和電弧力與焊接電流有關，熔化寬度由電弧電壓決定。

熔池體積越大，表面張力越大。當表面張力無法平衡電弧力和熔池金屬的重力時，就會導致熔池燒穿。另外，焊接過程中銲接件會受到局部加熱和冷卻，造成應力和應變不均勻。當焊接縱向縮短在薄板邊緣產生超過一定值的應力時，會產生較嚴重的波形變形，影響工件的外觀品質。在相同的焊接方法和製程參數下，採用不同形狀的鎢電極來減少焊接接頭的熱輸入，可以解決焊接燒穿、工件變形等問題。

3.手工鎢極惰性氣體保護焊在不銹鋼薄板焊接的應用

3.1 焊接原理

鎢極惰性氣體保護焊是一種明弧焊，電弧穩定，熱量集中。在惰性氣體（氬氣）的保護下，焊接熔池純淨，焊縫品質好。但焊接不銹鋼，特別是奧氏體不銹鋼時，焊縫背面也需要保護，否則會造成嚴重氧化，影響焊縫成型和焊接性能。

3.2 焊接特性

不銹鋼板的焊接具有以下特點：

1）不銹鋼板導熱性能差，容易直接燒穿。

2）焊接時無需焊絲，直接熔合母材。

因此，不銹鋼板焊接品質與焊接和檢測時的操作人員、設備、材料、施工方法、外部環境等因素密切相關。

在不銹鋼薄板的焊接過程中，對焊接材料沒有要求，但對以下材料要求比較高：一是氬氣的純度、流量和通氬時間，二是鎢電極。

1) 氬氣

氬氣是惰性氣體，不易與其他金屬材料和氣體反應。由於其氣流具有冷卻作用，焊縫熱影響區小，焊縫變形小。是鎢極惰性氣體保護焊最理想的保護氣體。氬氣的純度必須大於99.99%。氬氣主要用於有效保護熔池，防止焊接時空氣對熔池的侵蝕而造成氧化，並有效地將焊縫區域與空氣隔離，使焊接區域得到保護，提高焊接性能。

2) 鎢電極

鎢電極表面應光滑，端部必須鋒利，同心度良好。這樣，高頻電弧良好，電弧穩定性好，熔深深，熔池能保持穩定，焊接成形良好，焊接品質好。如果鎢電極表面燒傷或表面有污染物、裂縫、縮孔等缺陷，焊接時高頻起弧困難，電弧不穩定，電弧有漂移，熔池分散，表面擴大，熔化深度淺，焊接成型不良，焊接品質差。

4. 結論

1）鎢極惰性氣體保護焊接穩定性好，不同的鎢極形狀對不鏽鋼薄板的焊接品質影響很大。

2）平頂錐端鎢極惰性焊條焊接可提高單面焊的雙面成形率，減少焊接熱影響區，使焊縫美觀，具有良好的綜合力學性能。

3）採用正確的焊接方法可以有效防止焊接缺陷。