钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用

钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用

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。

熔池主要受到的作用力有:电弧的总作用力P;熔池金属的重力Q;熔池金属表面张力F。当熔池金属体积质量和熔宽一定时，熔池深度取决于电弧力P 的大小，而熔深和电弧力又与焊接电流密切相关，熔宽则由电弧电压决定。随着熔池金属的体

积增大，表面张力F也随着增大，造成表面张力不能平衡电弧作用力P和熔池金属

的重力Q，此时熔池金属会下淌，造成熔池烧穿。由此可见，电弧总作用力P和熔池金属的重力Q是使熔池烧穿的力，而表面张力F是阻止熔池下塌或烧穿的力。为使薄板焊接不致于烧穿，则必须想办法提高金属熔池的表面张力F，而要提高表面张力F，就必须控制熔池的热输入，即热输入量。

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。

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。焊接1mm以下的不锈钢薄板可作如下选用:厚度>0.5mm时，选用NSA4—300型焊机;厚度<0.5mm时可在焊接回路中接入脉冲焊断续器(也可以用直流弧焊电源改装)。

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) 主要技术参数。

用TIG焊焊接不锈钢薄板时的工艺参数见下表1:

表1 TIG焊接不锈钢薄板工艺参数

板厚钨极直径电流(A) 电压焊丝钨极伸长氩气流量喷嘴(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (L/min) φ(mm) 0.3 1 10-15 10-15 1.2 3-4 6-8 12 0.6 1 20-25 15-20

1.2 3-4 6-8 12 0.8 1.6 40-50 20-25 1.6 3-4 6-8 12 1.0

2.0 50-60 25-30

1.6 3-4 6-8 12

(3) 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。

(1)正常焊接时可采用φ1.6焊丝，先在定位点起弧，待焊点熔化并与工件两

侧熔合

o后再送入焊丝，焊丝始终跟随熔池，焊枪的喷嘴与焊件表面构成80角左右，焊丝与焊件

o表面夹角为10左右为宜，在不妨碍视线下，尽量采用短弧焊接以增强氩气保

护效果，同时应注意观察熔池的大小，焊速应先稍慢后快，焊枪通常不摆动;焊速和焊丝应根据具体情况密切配合，尽量减少接头;焊缝长度一次性不宜焊接过长，

否则会因过热而形成塌陷甚至烧穿，此时就算补焊完整，Cr、Ni等元素大量烧损，对材料耐蚀性非常不利。

若中途停顿后再继续施焊时，要用电弧把原熔池的焊道重新熔化，形成新的熔

池后再加焊丝并与前焊道重叠3-5mm。在重叠处要少加焊丝，使接头处圆滑过渡，

氩气纯度应在99.6%以上、流量应保持在6-8L,min，流量过大时，保护层会产生不规则流动，易使空气卷入，反而降低保护效果，所以气体流量也要选择合适。不锈

钢的焊缝颜色与保护效果见表2。

表2不锈钢的焊缝颜色与保护效果

焊缝颜色银白、金黄色蓝色红灰色灰色黑色