摘要：分析了不銹鋼薄板焊接熔池受力情況與該工件的焊接變形。詳細介紹了鎢極氬弧焊接不銹鋼薄板時的焊接工藝要領和應用。

　　關鍵詞：TIC焊;燒穿;變形中圖

　　隨著科學技術的不斷發展，我國各行業對焊接技術要求越來越高，薄版的焊接在國防、航空、化工、建筑工業等行業應用較為普遍，超薄焊的焊接也越來越多，比如：廣告、裝璜、建筑等方面。因此，掌握好薄板焊接中的工藝要領十分必要。

　　1.不銹鋼薄板的焊接性分析

　　1mm以下不銹鋼薄板的焊接由于其自身拘束度小、導熱系數小(約為普通低合金鋼的1/3)、線膨脹系數較大，當焊接溫度變化較快時，則產生的熱應力大，很容易出現燒穿和焊接變形等缺陷。

　　1.1焊接熔池受力狀況

　　以平板對接焊縫為例，熔池受力情況如圖1所示

　　熔池主要受到的作用力P;熔池金屬重力Q;熔池金屬表面張力F。但熔池金屬體積、質量、熔寬一定時，熔池深度取決于電弧力P的大小，熔深和電弧力又與焊接相關，熔寬則由電弧電壓決定。 隨著熔池體積的增大，表面張力F也隨著增大，表面張力不能平衡電弧作用力P和熔池金屬重力Q，此時，熔池金屬會下流，造成熔池燒穿。電弧作用力P和熔池金屬重力Q是使熔池燒穿的力，表面張力F是阻止熔池下榻或燒穿的力。為使薄板焊接不致于燒穿，必須想辦法提高金屬熔池的表面張力F，要提高表面張力F，須控制熔池的熱輸入，即線能量。

　　1.2焊接工件的變形

　　不銹鋼薄板拘束度較小，在焊接過程中受到局部加熱、冷卻作用，形成了不均勻的加熱、冷卻，焊件會產生不均勻的應力和應變，焊縫的縱向縮短對薄板邊緣的壓力超過一定值時，即會產生較嚴重的波浪式變形，影響工件的外形質量。解決不銹鋼薄板焊接時產生的燒穿、變形的主要措施有;

　　(1).嚴格控制焊接接頭的熱輸入量，選擇合適的焊接方法和工藝參數(主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度)

　　(2).裝配尺寸力求精確，間隙盡量小。間隙稍大容易燒穿、焊瘤等缺陷。

　　(3).必須采用精裝夾具，夾緊力平衡均勻。焊接不銹鋼薄板關鍵要注意：嚴格控制焊接接頭的線能量，力求在能完成焊接的前提下盡量減小熱量輸入，從而減小熱影響區，避免上述缺陷的出現。

　　2 鎢極氬弧焊特點

　　2.1鎢極氬弧焊的主要特性

　　TIG焊應用了脈沖電弧，它具有熱輸入低、熱量集中、熱影響區小、焊接變形小、熱輸入均勻，能較好地控制線能量;保護氣流具有冷卻作用，可降低熔池表面溫度，提高熔池表面張力;便于操作，容易觀察熔池狀態，焊縫致密，機械性能好，表面成形美觀。目前TIG焊廣泛應用于各行各業，尤其是在不銹鋼薄板的焊接中焊接中應用較廣

　　2.2 TIG焊的工藝技術要領

　　2.1.1 焊機及電源極性的選用

　　焊接1mm以下的不銹鋼薄板可作如下選擇：厚度大于0.5mm時選用NSA4-300型焊機;厚度小于0.5mm時可在焊接回路中接入脈沖焊斷續器。TIG焊可分直流和交流脈沖：直流脈沖TIG焊主要用于焊接碳鋼、軟鋼、耐熱鋼等;交流脈沖TIG焊主要用于焊接鋁、鎂、銅及其合金等有色金屬。TIG焊焊接不銹鋼薄板通常采用直流正接法。

　　2.2.2 技術要領

　　(1).TIG焊接不銹鋼薄板工藝參數見表1.

　　表1 TIG焊接不銹鋼薄板工藝參數

　　板厚鎢極直徑電流電壓焊絲鎢極伸長氬氣流量噴嘴直徑0.31.010～1510～151.23～46～8120.61.020～2515～201.23～46～8120.81.640～5020～251.63～46～8121.02.050～6025～301.63～46～812

　　(2) 引弧、定位焊

　　引弧形式有非接觸引弧和接觸式短路引弧兩種。前者電極不與工件接觸，既適于直流也適于交流焊接;后者僅適用于直流焊接。采用短路方法引弧，不應在焊件上直接引弧，因易產生夾鎢或與工件粘連，電弧也不能立即穩定，電弧容易擊穿母材，所以應采用引弧板。在引弧點旁放一塊紫銅板，先在其上引弧，待鎢極頭加熱至一定溫度后再移至待焊部位。在實際生產中，TIG焊常用引弧器引弧，在高頻電流或高壓脈沖電流的作用下，使氬氣電離而引燃電弧。定位焊時，焊絲應比常用焊絲細，因點焊時溫度低、冷卻快，電弧停留時間較長，故容易燒穿。進行點固焊時，應把焊絲放在點焊部位，電弧穩定后再移到焊絲處，待焊絲熔化并與兩側母材熔合后迅速停弧。

　　(3). 焊接

　　用普通TIG焊進行薄板焊接時，電流均取小值，當電流小于20A時，易產生電弧漂移，陰極斑點溫度很高，會使焊接區域產生發熱燒損和發射電子條件變差，致使陰極斑點不斷跳動，很難維持正常焊接。而采用脈沖TIG 焊時，峰值電流可使電弧穩定，指向性好，易使母材熔化成形，并循環交替，確保焊接過程的順利進行，能得到性能良好、外觀漂亮、形成熔池互相搭接的焊縫。

　　1).正常焊接時可采用Φ0.6焊絲，先在定位點起弧，待焊點熔化并與工件兩側熔合后再送入焊絲，焊絲始終跟隨熔池，焊槍的噴嘴與焊件表面構成80°左右夾角，焊絲與焊件表面夾角為10°左右，在不妨礙視線情況下，盡量采用短弧焊接以增強氬氣保護效果。應注意觀察熔池的大小，焊速應先稍慢后快，焊槍通常不擺動;焊速和焊絲應根據具體情況密切配合，盡量減少接頭;焊縫長度一次性不宜焊接過長，否則會因過熱而形成塌陷甚至燒穿，就算補焊完整，Cr、Ni等元素大量燒損，對材料耐蝕性非常不利。中途停頓后，再繼續施焊時，要用電弧把原熔池的焊道重新熔化，形成新的熔池后再加焊絲并與前焊道重疊3～5mm，在重疊處要少加焊絲，使接頭處圓滑過渡;氬氣純度在99.6%以上、流量應保持在6～8 L/min，流量多大時，保護層會產生不規則流動，易使空氣卷入，反而降低保護效果，所以氣體流量也要選擇合適。不銹鋼的焊縫顏色與保護效果的關系，

　　表2 不銹鋼的焊縫顏色與保護效果

　　焊縫顏色銀白、金黃色藍色紅灰色灰色黑色保護效果最后良好一般不良最差 (2)焊接結束時

　　如果收弧方法不正確，在收弧時易產生弧坑、裂紋、氣孔以及燒穿等缺陷，因此，最好采用電流自動衰減裝置的焊接設備進行焊接。其次使用引出板，焊后將引出板切除掉。如果兩種方式都不能滿足，只能采用收弧時要多向熔池送絲，填滿弧坑，然后緩慢收弧。

　　3).焊后變形

　　焊后變形是精密焊件的一個重要指標，其變形度與所選擇的工藝參數、夾具、散熱裝置有很大關系。條件許可時采用精確的工裝夾具，保證焊縫兩側受力均勻，避免焊縫開裂、變形，盡量減小熱量輸入，從而減少焊接熱影響區，有時可以采用分段焊接法、退焊法等方式。焊后可用耐高溫塑料錘或木錘進行現場適當的敲擊等方法控制焊接變形有一定的效果，經打磨、拋光后可獲得滿意的效果。

　　4 結論

　　TIG焊熱量集中、熱影響區小、變形小，最適宜焊接不銹鋼薄板材料。焊接時如果能正確的選用焊接工藝參數、焊接設備、和較高的焊接技術工人，可得到成形較好的焊縫。

　　推薦閱讀:《焊接技術》雜志是由天津市焊接研究所與中國工程建設焊接協會(負責全國14個部委的國家重點工程建設項目)聯合主辦，國內外公開發行的介紹焊接設備、工藝、材料等內容的專業期刊。