鎢極氬弧焊在不銹鋼薄板焊接中的應(yīng)用探討

李勝

【摘??要】由于當(dāng)今社倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展和人與自然和諧共處，很大程度上限制了我國鋼材行業(yè)的發(fā)展。在這種形勢(shì)下，不銹鋼薄板逐漸代替了很多鋼鐵的應(yīng)用市場(chǎng)，廣泛應(yīng)用于冶金、建筑、航空航天等器材的制作中。上至核能企業(yè)，下至家庭中的餐房廚具，都隨處可見不銹鋼的使用，這其中又以薄板形式為主。在應(yīng)用不銹鋼薄板時(shí)，不同的器材與儀器對(duì)薄板的工藝要求也不盡相同，因此促使了不銹鋼薄板的焊接工藝有了長(zhǎng)足的發(fā)展。當(dāng)今的冶金冶煉行業(yè)，應(yīng)用于不銹鋼薄板的焊接技術(shù)多種多樣，不同的焊接技術(shù)效果和工藝水平也有很明顯的差異。本文以不銹鋼薄板為切入點(diǎn)，系統(tǒng)的分析了我國不銹鋼薄板的發(fā)展現(xiàn)狀，圍繞多種焊接技術(shù)，進(jìn)行了對(duì)比分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并圍繞鎢極氬弧焊進(jìn)行了詳細(xì)概述。

【關(guān)鍵詞】鎢極氬弧焊;不銹鋼薄板;焊接技術(shù);應(yīng)用研究

一、鎢極氬弧焊在不銹鋼薄板領(lǐng)域的焊接分析

1.不銹鋼薄板的發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨著近些年來鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展停滯不前，更加促進(jìn)了社會(huì)對(duì)于不銹鋼需求的大幅提升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近些年來，世界各個(gè)國家每年對(duì)不銹鋼材料的需求量保守估計(jì)以超過5%的速率在迅速增長(zhǎng)著，這足以體現(xiàn)社會(huì)對(duì)不銹鋼材料的需求之大。而在不銹鋼的制造業(yè)中，主要以薄板為主，不銹鋼薄板應(yīng)用范圍廣泛，在我國的各行各業(yè)中都用到了不銹鋼薄板。相較于鋼鐵材料，不銹鋼薄板更易焊接，現(xiàn)如今研發(fā)出來的焊接技術(shù)幾乎都可以達(dá)到不銹鋼薄板焊接的要求。由于不銹鋼易焊接、可塑性強(qiáng)、易生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，促使我國食品行業(yè)、釀造行業(yè)等容器的生產(chǎn)都以不銹鋼材料為主，除了那些對(duì)壓力有相應(yīng)要求的器材，不銹鋼在礦山領(lǐng)域、化工領(lǐng)域、航天領(lǐng)域等也逐漸應(yīng)用越來越廣泛。而不銹鋼從生產(chǎn)到運(yùn)用到市場(chǎng)，其中有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)不容忽視，就是不銹鋼的焊接過程，好的焊接質(zhì)量對(duì)于不銹鋼薄板的產(chǎn)品品質(zhì)影響深遠(yuǎn)。不同的焊接技術(shù)側(cè)重點(diǎn)也不同，接下來將對(duì)其進(jìn)行具體分析。

2.不銹鋼薄板焊接技術(shù)分析

在我國的大眾不銹鋼容器制造企業(yè)中，應(yīng)用于不銹鋼薄板的絕大多數(shù)焊接技術(shù)都屬于工藝手段較為成熟的冶煉方法，比較大眾的有鎢極氬弧焊、焊條電弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊等焊接技術(shù)。焊條電弧焊主要的工作機(jī)理是利用燃燒的電弧熔化工件達(dá)到牢固接頭的目的。在這一過程中，藥皮不斷被分解產(chǎn)生了熔渣，因此直接導(dǎo)致了在每完成一道工序后，都需要對(duì)熔渣進(jìn)行清理，但是有些部位的熔渣清理極其繁瑣，增大了焊接的工作量，而且焊條電弧焊的熔解耗時(shí)更長(zhǎng)一點(diǎn)，效率與與其他工藝手段相比較小;埋弧自動(dòng)焊的發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，在我國主要應(yīng)用于橋梁、起重機(jī)械、核電設(shè)備等，其生產(chǎn)效率較高，焊接的縫隙質(zhì)量較好，而且可以有效的減輕焊工手工操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，但是由于其熱能輸入很大，如果控制不當(dāng)或者經(jīng)驗(yàn)不足，可能會(huì)造成材料中的金屬元素和碳元素分子結(jié)構(gòu)被破壞，使得焊接失效或薄板變形;熔化極惰性氣體保護(hù)焊同樣巧妙的利用了惰性氣體使得焊接的過程更加穩(wěn)定，但是并沒有考慮運(yùn)用鎢絲，而是運(yùn)用了基礎(chǔ)的金屬絲，通過在氬氣內(nèi)通入1%的氧氣，使得電弧更加穩(wěn)定，但是焊接的復(fù)雜過程也凸顯了焊接設(shè)備的復(fù)雜性，要求對(duì)于焊接設(shè)備的基本設(shè)備必須達(dá)到超高要求，對(duì)于普遍的不銹鋼薄板焊接，投入的前期經(jīng)費(fèi)太高，會(huì)影響了后期的收入，投入和收入失衡，因此不太實(shí)用。而鎢極氬弧焊能夠靈活的管控輸入的能量，有效防控能量轉(zhuǎn)移和異常釋放，結(jié)合不銹鋼薄板的特性，因此本文將對(duì)其在不銹鋼薄板的焊接進(jìn)行針對(duì)的分析。

3.鎢極氬弧焊的工作機(jī)理

鎢極氬弧焊可以選擇直流脈沖和交流脈沖兩種電流形式，焊接不同成分的不銹鋼薄板時(shí)，選擇的脈沖電流也不同，焊接軟鋼、硬鋼等通常選擇直流脈沖電流;而焊接含鋁、銅、鎂等金屬元素的合金不銹鋼材料時(shí)一般選擇交流脈沖電流。通過利用脈沖電流，利用氬氣電離引燃電弧。通常焊接的不銹鋼薄板大都小于1mm，針對(duì)這種情況下的不銹鋼薄板焊接，可以針對(duì)具體情況具體選擇：如果不銹鋼薄板的厚度大于0.5mm，可以考慮用NSA4-300型焊機(jī)直接完成不銹鋼薄板焊接;如果不銹鋼薄板的厚度小于0.5mm，可以考慮在焊接回路中接入脈沖焊斷續(xù)器防止脈沖電流能量過高致使不銹鋼薄板變形，同樣也可以考慮利用直流弧焊電源完成改裝。除此之外，通常情況下采用鎢極氬弧焊進(jìn)行不銹鋼薄板焊接時(shí)選用的電流方式是直流正接法，針對(duì)不同不銹鋼薄板的焊接工作，具體的工藝參數(shù)如下表1所示。

鎢極氬弧焊由于使用的是脈沖電弧的焊接輸入能量形式，使得其與其它焊接方法相比，在焊接不銹鋼薄板的工作中有很大的優(yōu)勢(shì)：能夠控制焊接中的熱輸入，防止熱輸入過高;對(duì)于輸入的熱值，由于對(duì)其他未焊接部位的熱影響較小，能夠使得輸入的熱量集中在焊接的部位;由于脈沖電弧，使得熱值不會(huì)達(dá)到過高而造成焊接不銹鋼薄板的變形，極大地提高了焊接產(chǎn)品的質(zhì)量;熱量的輸入比較均勻，對(duì)于不銹鋼薄板能起到一定的防止局部過熱受損的情況;氬氣屬于惰性氣體，能夠阻斷空氣和工件的熱量交換，阻隔氧氣與工件的接觸，對(duì)整個(gè)焊接過程起到一定的降溫功效;更加值得注意的是，鎢極氬弧焊的操作流程與其他焊接相比，更加簡(jiǎn)單，容易上手，各項(xiàng)指標(biāo)清晰可見的前提下，降低了失誤和焊接失敗的幾率;且焊接表面比較美觀等。這也是為什么鎢極氬弧焊能夠普遍應(yīng)用在不銹鋼薄板焊接的原因

4.鎢極氬弧焊焊接過程中的變形防范

通過分析和實(shí)驗(yàn)，可以從以下幾點(diǎn)考慮：一是要嚴(yán)格管控焊接時(shí)的熱量輸入值，不能以僥幸心理完成焊接工作，必須要選擇合適的電流和工藝參數(shù)，在焊接過程中詳細(xì)記錄焊接的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，做到有跡可循;二是要嚴(yán)格檢查焊接儀器的各個(gè)裝配指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)要力求達(dá)到盡可能高的準(zhǔn)確度，接口處的間隙控制達(dá)到最小的范圍，防止間隙過大燒穿薄板;三是要選擇質(zhì)量合格的輔助工具，比如夾具等必須要采用精裝的夾具，確保在夾的過程中做到受力平衡且均勻等。總而言之，在使用鎢極氬弧焊焊接不銹鋼薄板時(shí)，防止造成波浪變形的根本點(diǎn)就是要嚴(yán)格控制能量輸入，在完成焊接的情況下，盡可能的縮小熱量輸入。

二、結(jié)束語

不銹鋼薄板的焊接技術(shù)近些年來發(fā)展相對(duì)比較扎實(shí)穩(wěn)定，本文圍繞其焊接技術(shù)，首先探討了不同焊接工藝的作用方法和優(yōu)缺點(diǎn)，通過與鎢極氬弧焊焊接方法做對(duì)比，進(jìn)而具體分析了鎢極氬弧焊焊接不銹鋼薄板的作用特性，并針對(duì)焊接中可能出現(xiàn)的波浪式變形進(jìn)行了對(duì)癥分析，希望能夠?qū)Σ讳P鋼薄板焊接技術(shù)起到一定的參考作用。

（作者單位：中國中車大同電力機(jī)車有限公司構(gòu)架車間）