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,薄板的焊接在國防、航空、化工、電子等行業應用較為普遍,超薄板的焊接也越來越多,如:廣告、裝璜、標志性建筑、日常生活等方面因此,掌握好薄板焊接中的工藝要領十分必要。

鎢極露弧焊特點

極氫弧焊的主要特性

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,容易現察熔池狀態,焊縫致密,機械性能好,表面成形美觀。目前TIG焊廣泛應用于各行業,尤其是在不銹鋼薄板的焊接中應用較廣.

焊接原理

我們選擇的焊接方法是:手工鎢極氫弧焊,由于鎢極氬弧焊是一種明弧焊,電弧穩定,熱量比較集中,在情性氣體(氫氣)的保護下,焊接熔池純潔,焊縫質量較好。但是在焊接不銹鋼,特別是奧氏體不銹鋼時,焊縫背面也需要進行保護,否則將產生嚴重的氧化,影響焊縫成型和焊接性能。

TIG的工藝技術要領。

1)引弧、定位焊

引弧形式有非接觸式和接觸式短路引弧2種。前者電極不與工件接觸,既適于直流也適于交流焊接、后者僅適于直流焊接。采用短路方法引弧,不應在焊件上直接起弧,因易產生夾鎢或與工件粘接,電弧也不能立即穩定,電弧容易擊穿母材,所以應采用引強反,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焊常用引弧器引強,在高頻電流或高壓脈沖電流的作用下,使氫氣電離而引然電弧,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,進行點固定位焊時,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.

2)正常焊接

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,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。

不銹鋼薄板的焊接性分析

不銹鋼薄板的焊接設備采用WZE-500機型,焊機型號QS-75/500,焊縫質量和板形直接影響焊接質量。不銹鋼薄板導熱系數小,線膨脹系數較大,當焊接溫度變化較快時,產生的熱應力大,很容易出現燒穿、咬邊和波浪變形。不銹鋼薄板焊接多采用平板對接焊,熔池主要受到電弧作用力、熔池金屬重力和熔池金屬表面張力的作用,當熔池金屬體積、、質量和熔寬一定時,熔池深度取決于電弧的大小,熔深和電弧力又與焊接電流相關,熔寬由電弧電壓決定。熔池體積越大,表面張力也越大,當表面張力不能平衡電弧作用力和熔池金屬重力時,會造成熔池燒穿,而且在焊接過程中局部受到加熱和冷卻作用,使焊件產生不均勻的應力和應變,當焊縫的縱向縮短對薄板邊緣產生的應力超過一定值時,會產生較嚴重的波浪變形,影響工件的外形質量。本試驗在相同的焊接方法和工藝參數下進行,采用不同形狀的鎢極,減少焊接接頭上的熱輸入量,解決焊縫燒穿和工件變形等問題。

鉻極氬弧焊在不銹鋼薄皮管焊接中的應用

接設備及焊接方法選擇

根據不銹鋼的焊接特點,在焊接過程中當熱輸入最大,冷卻較慢時,易產生熱裂紋、腐蝕開裂和變形等缺陷,而且本工程不銹鋼管壁薄1.52mm,焊接熔淺,焊縫要求雙面成型,光滑無毛刺,管口不被氧化。故選擇管內充氬氣手工鎢極氬弧焊,焊接設備選擇鎢極氬孤焊機(正接法),焊機型號為ws-300A,依據為:

1)在常用的焊接方法中,TIG焊的熱輸、較小,且氬氣流除了保護高溫金屬外,還具有一定的冷卻作用,能提高焊縫的抗裂能力,減少焊接變形。

2)鎢極因發熱量小,不易過熱,同樣大小直徑的鎢極可以采用較大的電流,工件發A量大,生產率高,而且由于鎢極為陰極,熱電子發射力強,電弧穩定而集中。

3)氫氣是惰性氣體,能有效地隔絕周圍空氣,使鎢極不發生反應,鎢極氫弧焊中電弧還有自動清除工件表面氧化的作用。

4)鎢極電弧穩定,即在很小的焊接電流下仍可穩定燃燒,特別適用于薄壁管的焊接。

5)熱源和填充焊絲可分別控制,因而熱輸入易調節,可進行各種位置的焊接,也是實現單面焊雙面成型的理想方法。同時還減少了清渣和酸純化等工序,焊速快,工效高,能滿足工程質量和工期要求。

焊接工藝要求

坡口選擇

由于不銹鋼薄壁管厚度都在2.0mm以下,選用1型坡口,坡口寬度A=1/2t+0.5mm.

焊口充氫保護

管內充氫氣保護,在引弧前,啟動開關送氣閥,將管內的空氣排除。針對氫氣耗費量大的問題,我項目部在不同焊接條件下,選用不同的充氫形式,主要有:

154mm以下管道焊接采用整條充氫保護。當管線長度較長、整體充氬困難時,可在組對焊口前內部放置易溶紙,封堵做成氣室,易溶紙與焊口距離在不被損壞的情況下盡可能近,然后在坡口處采用局部充氬的方法進行保護。

254mm以上直管對接或直管與彎頭對接,采取局部充氬,以減少鼠氣用量。為防止氬氣從對口間隙中大量泄漏,焊前需在坡口間隙中貼一層高溫膠帶,焊接過程中隨時將妨礙焊接操作的那部分高溫膠帶撕去,每次撕去的長度視保護情況而定。該措施充氬的效益很明顯,耗氬量可減少40%左右,并且焊口部氬含量高,有利于提高焊口質量。充鼠流量保持在3-8L/min,視管徑而定。焊后繼續送氣10-30S。

結論

對于薄壁不銹鋼管道現場安裝,采用管內充氬手工鎢極氫弧焊的焊接工藝,能夠獲得高質量的焊接接頭。焊后x射線檢測一次合格率達97.8%,焊縫雙面成形,過渡均勻、光滑,無毛刺,能滿足生產工藝要求。