鎢極氬弧焊在不銹鋼薄板焊接中的應用探討

李勝

【摘??要】由于當今社倡導可持續發展和人與自然和諧共處，很大程度上限制了我國鋼材行業的發展。在這種形勢下，不銹鋼薄板逐漸代替了很多鋼鐵的應用市場，廣泛應用于冶金、建筑、航空航天等器材的制作中。上至核能企業，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。在應用不銹鋼薄板時，不同的器材與儀器對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足的發展。當今的冶金冶煉行業，應用于不銹鋼薄板的焊接技術多種多樣，不同的焊接技術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，系統的分析了我國不銹鋼薄板的發展現狀，圍繞多種焊接技術，進行了對比分析其優缺點，并圍繞鎢極氬弧焊進行了詳細概述。

【關鍵詞】鎢極氬弧焊;不銹鋼薄板;焊接技術;應用研究

一、鎢極氬弧焊在不銹鋼薄板領域的焊接分析

1.不銹鋼薄板的發展現狀

伴隨著近些年來鋼鐵產業的發展停滯不前，更加促進了社會對于不銹鋼需求的大幅提升。據不完全統計調查發現，近些年來，世界各個國家每年對不銹鋼材料的需求量保守估計以超過5%的速率在迅速增長著，這足以體現社會對不銹鋼材料的需求之大。而在不銹鋼的制造業中，主要以薄板為主，不銹鋼薄板應用范圍廣泛，在我國的各行各業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，現如今研發出來的焊接技術幾乎都可以達到不銹鋼薄板焊接的要求。由于不銹鋼易焊接、可塑性強、易生產等優點，促使我國食品行業、釀造行業等容器的生產都以不銹鋼材料為主，除了那些對壓力有相應要求的器材，不銹鋼在礦山領域、化工領域、航天領域等也逐漸應用越來越廣泛。而不銹鋼從生產到運用到市場，其中有一個重要的環節不容忽視，就是不銹鋼的焊接過程，好的焊接質量對于不銹鋼薄板的產品品質影響深遠。不同的焊接技術側重點也不同，接下來將對其進行具體分析。

2.不銹鋼薄板焊接技術分析

在我國的大眾不銹鋼容器制造企業中，應用于不銹鋼薄板的絕大多數焊接技術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焊、埋弧自動焊等焊接技術。焊條電弧焊主要的工作機理是利用燃燒的電弧熔化工件達到牢固接頭的目的。在這一過程中，藥皮不斷被分解產生了熔渣，因此直接導致了在每完成一道工序后，都需要對熔渣進行清理，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更長一點，效率與與其他工藝手段相比較小;埋弧自動焊的發展時間較長，在我國主要應用于橋梁、起重機械、核電設備等，其生產效率較高，焊接的縫隙質量較好，而且可以有效的減輕焊工手工操作的勞動強度，但是由于其熱能輸入很大，如果控制不當或者經驗不足，可能會造成材料中的金屬元素和碳元素分子結構被破壞，使得焊接失效或薄板變形;熔化極惰性氣體保護焊同樣巧妙的利用了惰性氣體使得焊接的過程更加穩定，但是并沒有考慮運用鎢絲，而是運用了基礎的金屬絲，通過在氬氣內通入1%的氧氣，使得電弧更加穩定，但是焊接的復雜過程也凸顯了焊接設備的復雜性，要求對于焊接設備的基本設備必須達到超高要求，對于普遍的不銹鋼薄板焊接，投入的前期經費太高，會影響了后期的收入，投入和收入失衡，因此不太實用。而鎢極氬弧焊能夠靈活的管控輸入的能量，有效防控能量轉移和異常釋放，結合不銹鋼薄板的特性，因此本文將對其在不銹鋼薄板的焊接進行針對的分析。

3.鎢極氬弧焊的工作機理

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，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，針對這種情況下的不銹鋼薄板焊接，可以針對具體情況具體選擇：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行不銹鋼薄板焊接時選用的電流方式是直流正接法，針對不同不銹鋼薄板的焊接工作，具體的工藝參數如下表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勢：能夠控制焊接中的熱輸入，防止熱輸入過高;對于輸入的熱值，由于對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，使得熱值不會達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品的質量;熱量的輸入比較均勻，對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，對整個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，更加簡單，容易上手，各項指標清晰可見的前提下，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

通過分析和實驗，可以從以下幾點考慮：一是要嚴格管控焊接時的熱量輸入值，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，在焊接過程中詳細記錄焊接的各項指標數據，做到有跡可循;二是要嚴格檢查焊接儀器的各個裝配指標，各項指標要力求達到盡可能高的準確度，接口處的間隙控制達到最小的范圍，防止間隙過大燒穿薄板;三是要選擇質量合格的輔助工具，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，防止造成波浪變形的根本點就是要嚴格控制能量輸入，在完成焊接的情況下，盡可能的縮小熱量輸入。

二、結束語

不銹鋼薄板的焊接技術近些年來發展相對比較扎實穩定，本文圍繞其焊接技術，首先探討了不同焊接工藝的作用方法和優缺點，通過與鎢極氬弧焊焊接方法做對比，進而具體分析了鎢極氬弧焊焊接不銹鋼薄板的作用特性，并針對焊接中可能出現的波浪式變形進行了對癥分析，希望能夠對不銹鋼薄板焊接技術起到一定的參考作用。

（作者單位：中國中車大同電力機車有限公司構架車間）