不锈钢板的手动钨极惰性气体保护焊

 

【摘要】钨极惰性气体保护焊是现代工业制造中非常重要的焊接方法。分析了不锈钢薄板焊接熔池的应力和薄板的焊接变形，介绍了不锈钢薄板手工钨极惰性气体保护焊的焊接工艺要领和实际应用。

介绍

随着现代制造业的不断发展，不锈钢薄板广泛应用于国防、航空、化工、电子等行业，1-3mm不锈钢薄板的焊接也日益增多。因此，掌握不锈钢薄板焊接的工艺要领是非常有必要的。

钨极惰性气体保护焊（TIG）采用脉冲电弧，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、线能量控制较好等特点；保护气流在焊接时具有冷却作用，可以降低熔池表面温度，增加熔池表面张力； TIG操作简便，易于观察熔池状态，焊缝致密，机械性能好，表面成型美观。目前，TIG广泛应用于各个行业，特别是不锈钢薄板的焊接。

1、钨极惰性气体保护焊的技术要点

1.1 钨极惰性气体保护焊机及电源极性的选择

TIG 可分为直流脉冲和交流脉冲。直流脉冲TIG主要用于焊接钢、低碳钢、耐热钢等，交流脉冲TIG主要用于焊接铝、镁、铜等轻金属及其合金。交流和直流脉冲均使用陡降特性电源。不锈钢薄板TIG焊通常采用直流正极接法。

1.2 手工钨极惰性气体保护焊技术要点

1.2.1 起弧

起弧有非接触起弧和接触短路起弧两种形式。前者电极与工件不接触，既适合直流焊接，又适合交流焊接，后者只适合直流焊接。若采用短路法起弧，不宜直接在焊件上起弧，因为容易与工件产生钨丝夹紧或粘连，电弧不能立即稳定，电弧易断突破母材。因此，应使用起弧板。电弧起点旁边应放置一块铜板。应先在其上起弧，然后将钨极头加热到一定温度，再移至待焊部位。在实际生产中，TIG常常采用起弧器来起弧。在高频电流或高压脉冲电流的作用下，氩气电离并起弧。

1.2.2 定位焊接

定位焊接时，焊丝应比常用焊丝细。由于点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间长，容易烧穿。进行点固定位置焊时，应将焊丝放在点焊部位，待电弧稳定后移至焊丝处。焊丝熔化并与两侧母材熔合后，电弧迅速停止。

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1.2.3 正常焊接

采用普通TIG焊接不锈钢薄板时，电流取小值。但电流小于20A时，容易发生电弧漂移，且阴极点温度很高，会引起焊接区发热、烧焦，使电子发射条件恶化，造成阴极点连续跳变。 ，难以维持正常焊接。采用脉冲TIG时，峰值电流可使电弧稳定并具有良好的方向性，使其易于熔化母材并成形，并循环交替，保证焊接过程的顺利进行，从而获得焊缝性能优良、造型美观、熔池重叠。

2、不锈钢板的焊接性分析

不锈钢板的物理性能和板型直接影响焊缝质量。不锈钢板导热系数小，线膨胀系数大。焊接温度快速变化时，产生的热应力较大，容易烧穿、咬边和波形变形。不锈钢板材焊接多采用平板对焊。熔池主要受电弧力、熔池金属重力和熔池金属表面张力的影响。当熔池金属的体积、质量和熔宽一定时，熔池的深度取决于电弧的大小。熔化深度和电弧力与焊接电流有关，熔化宽度由电弧电压决定。

熔池体积越大，表面张力越大。当表面张力不能平衡电弧力和熔池金属的重力时，就会导致熔池烧穿。另外，焊接过程中焊件会受到局部加热和冷却，造成应力和应变不均匀。当焊缝纵向缩短在薄板边缘产生超过一定值的应力时，会产生较严重的波形变形，影响工件的外观质量。在相同的焊接方法和工艺参数下，采用不同形状的钨电极来减少焊接接头的热输入，可以解决焊缝烧穿、工件变形等问题。

3、手工钨极惰性气体保护焊在不锈钢薄板焊接中的应用

3.1 焊接原理

钨极惰性气体保护焊是一种明弧焊，电弧稳定，热量集中。在惰性气体（氩气）的保护下，焊接熔池纯净，焊缝质量好。但焊接不锈钢，特别是奥氏体不锈钢时，焊缝背面也需要进行保护，否则会造成严重氧化，影响焊缝成型和焊接性能。

3.2 焊接特性

不锈钢板的焊接具有以下特点：

1）不锈钢板导热性能差，容易直接烧穿。

2）焊接时无需焊丝，直接熔合母材。

因此，不锈钢板焊接质量与焊接和检测时的操作人员、设备、材料、施工方法、外部环境等因素密切相关。

在不锈钢薄板的焊接过程中，对焊接材料没有要求，但对以下材料要求比较高：一是氩气的纯度、流量和通氩时间，二是钨电极。

1) 氩气

氩气是惰性气体，不易与其他金属材料和气体发生反应。由于其气流具有冷却作用，焊缝热影响区小，焊缝变形小。是钨极惰性气体保护焊最理想的保护气体。氩气的纯度必须大于99.99%。氩气主要用于有效保护熔池，防止焊接时空气对熔池的侵蚀而造成氧化，并有效地将焊缝区域与空气隔离，使焊缝区域得到保护，提高焊接性能。

2) 钨电极

钨电极表面应光滑，端部必须锋利，同心度良好。这样，高频电弧良好，电弧稳定性好，熔深深，熔池能保持稳定，焊缝成形良好，焊接质量好。如果钨电极表面烧伤或表面存在污染物、裂纹、缩孔等缺陷，焊接时高频起弧困难，电弧不稳定，电弧有漂移，熔池分散，表面扩大，熔化深度浅，焊缝成型不良，焊接质量差。

4. 结论

1）钨极惰性气体保护焊稳定性好，不同的钨极形状对不锈钢薄板的焊接质量影响很大。

2）平顶锥端钨极惰性焊条焊接可提高单面焊的双面成形率，减少焊接热影响区，使焊缝美观，具有良好的综合力学性能。

3）采用正确的焊接方法可以有效防止焊接缺陷。