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钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用

发表时间：2020/6/28 来源：《中国教师》2019年10月刊作者：仇祝正

[导读] 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。

仇祝正乳山市职业中等专业学校机修焊接组山东乳山 264500

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0Cr18Ni9Ti），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。
       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。

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      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。
      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）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，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。
      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。
       四、总结
       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。
参考文献：
【1】左义生《电焊工》北京中国劳动社会保障出版社 2010
【2】金虎《焊接方法与设备大连》大连理卫大学出版社 2010
【3】张德禄《电焊工(五级)》北京中国劳动社会保障出版社 2012