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用钨极氩弧焊焊接不锈钢方面的新技能

作者: 杨志新

  摘要: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该工件的焊接变形。详细介绍了钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板时的焊接工艺要领和应用。
  关键词:不锈钢钨极氩弧焊自动切管机
  
  随着科学技术的不断发展,我国各行业对焊接技术要求越来越高,薄板的焊接在国防、航空、化工、电子等行业应用较为普遍,超薄板的焊接也越来越多,如:广告、装璜、标志性建筑、日常生活等方面囚此,掌握好薄板焊接中的工艺要领十分必要。
  1、钨极氩弧焊特点
  1.1钨极氩弧焊的主要特性
  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、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,机械性能好,表面成形美观。目前TIG焊广泛应用于各行业,尤其是在不锈钢薄板的焊接中应用较广。
  1.2焊接原理
  我们选择的焊接方法是:手工钨极氩弧焊。由于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,焊接熔池纯洁,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。
  1.4TIG焊的工艺技术要领。
  (1)引弧、定位焊
  引弧形式有非接触式和接触式短路引弧2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。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。
  (2)正常焊接
  用普通TIG焊进行薄板焊接时,电流均取小值,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焊时,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。
  2、不锈钢薄板的焊接性分析
  不锈钢薄板的焊接设备采用WZE-500机型,焊枪型号QS-75/500,焊缝质量和板形直接影响焊接质量。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。本试验在相同的焊接方法和工艺参数下进行,采用不同形状的钨极,减少焊接接头上的热输入量,解决焊缝烧穿和工件变形等问题。
  3、钨极氩弧焊在不锈钢薄皮管焊接中的应用
  3.1焊接设备及焊接方法选择
  根据不锈钢的焊接特点,在焊接过程中当热输入量大,冷却较慢时,易产生热裂纹、腐蚀开裂和变形等缺陷,而且本工程不锈钢管壁薄1.5~2mm,焊接熔浅,焊缝要求双面成型,光滑无毛刺,管口不被氧化。故选择管内充氩气手工钨极氩弧焊,焊接设备选择钨极氩弧焊机(正接法),焊机型号为WS一300A。依据为:
  (1)在常用的焊接方法中,TIG焊的热输入较小,且氩气流除了保护高温金属外,还具有一定的冷却作用,能提高焊缝的抗裂能力,减少焊接变形。
  (2)钨极因发热量小,不易过热,同样大小直径的钨极可以采用较大的电流,工件发热量大,生产率高,而且由于钨极为阴极,热电子发射力强,电弧稳定而集中。
  (3)氩气是惰性气体,能有效地隔绝周围空气,使钨极不发生反应,钨极氩弧焊中电弧还有自动清除工件表面氧化的作用。
  (4)钨极电弧稳定,即在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧,特别适用于薄壁管的焊接。
  (5)热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入易调节,可进行各种位置的焊接,也是实现单面焊双面成型的理想方法。同时还减少了清渣和酸纯化等工序,焊速快,工效高,能满足工程质量和工期要求。
  3.2焊接工艺要求
  3.2.1坡口选择
  由于不锈钢薄壁管厚度都在2.0mm以下,选用Ⅰ型坡口,
  坡口宽度A=1/2t+0.5mm。
  3.3.2焊口充氩保护
  管内充氩气保护,在引弧前,启动开关送气阀,将管内的空气排除。针对氩气耗费量大的问题,我项目部在不同焊接条件下,选用不同的充氩形式,主要有:
  (1)54mm以下管道焊接采用整条充氩保护。当管线长度较长、整体充氩困难时,可在组对焊口前内部放置易溶纸,封堵做成气室,易溶纸与焊口距离在不被损坏的情况下尽可能近,然后在坡口处采用局部充氩的方法进行保护。
  (2)54mm以上直管对接或直管与弯头对接,采取局部充氩,以减少氩气用量。
  为防止氩气从对口间隙中大量泄漏,焊前需在坡口间隙中贴一层高温胶带,焊接过程中随时将妨碍焊接操作的那部分高温胶带撕去,每次撕去的长度视保护情况而定。
  该措施充氩的效益很明显,耗氩量可减少40%左右,并且焊口部氩含量高,有利于提高焊口质量。充氩流量保持在3~8L/min,视管径而定。焊后继续送气10~30s。
  4、结论
  对于薄壁不锈钢管道现场安装,采用管内充氩手工钨极氩弧焊的焊接工艺,能够获得高质量的焊接接头。焊后X射线检测一次合格率达97.8%,焊缝双面成形,过渡均匀、光滑,无毛刺,能满足生产工艺要求。
  
  
  参考文献:
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