薄壁不锈钢板的IG自动焊接

薄壁不锈钢板的TIG自动焊接陈春阳昆山华恒焊接设设备技术有限限公司2115301摘要：随着我国国不锈钢市场场的不断扩大大，不锈钢板板的消费量也也逐年增加，薄薄壁不锈钢板板也已经深入入到各种生产产制造领域中中，因此薄壁壁不锈钢板的的焊接也就成成为生产制造造中一个重要要工序，由薄薄壁不锈钢板板自身的焊接接工艺特点决决定了其焊接接存在的难度度，本文着重重介绍薄壁不不锈钢板的TIG焊接工艺。关键词：薄壁不不锈钢板TTIG焊接焊接工艺前言：不锈钢在我国的的使用量正逐逐年增加，不不锈钢的使用用量由1988年的30万吨增加到2000年的165万吨，年增增长率为15.266%。而在不锈锈钢的使用中中以薄板为主主，2000年薄板的消消费量为91万吨，占到到使用总量的的一半。而且且薄壁不锈钢钢板也已经应应用到国民生生产和生活的的各个领域，如如：食品加工工行业，主要要制造食品加加工机械；压压力容器行业业，主要是机机电和化工部部门；电力工工业。另外还还有一些其它它行业：厨房房设备、建筑筑装潢、家用用电器和汽车车行业等。在在这些行业中中，不锈钢的的焊接是产品品生产的一个个重要工序，焊焊接质量的好好坏直接决定定产品的质量量。在不锈钢钢的TIG焊接过程中中主要存在板板材变形、焊焊缝表面氧化化、焊接速度度慢的缺陷，本本文主要在焊焊接工艺和焊焊接工装两个个方面来阐明明薄壁不锈钢钢板TIG焊接方法。TIG焊接工艺艺TIG焊又称钨钨极氩弧焊，是是一种非熔化化极惰性气体体保护焊，其其工艺过程：：在惰性气体体保护下，通通过钨极与薄薄壁不锈钢板板之间产生电电弧产生的热热熔化钢板的的对接而形成成熔池来产生生焊缝，属于于自熔化焊接接。不锈钢薄薄板采用钨极极氩弧焊比其其它焊接方法法有非常好的的优越性能：：焊缝质量高高；电弧热量量集中，功率率密度大，热热影响区小；；单面焊双面面成型，明弧弧操作，便于于对电弧熔池池的观察；板板材表面及焊焊缝质量好。因此，采用TIIG焊接方法对对薄壁不锈钢钢板进行焊接接适应了现代代产品高质量量的要求，是是焊接生产由由手工向自动动化发展的标标志。焊接电流焊接电流是钨极极氩弧焊最主主要的工艺参参数，电弧热热量正比于焊焊接电流，要要改变电弧功功率主要通过过改变焊接电电流的大小来来实现。焊接接时，增加焊焊接电流可以以增加熔深和和熔宽，即可可焊的板厚增增加。在焊接接条件和其它它工艺参数不不变的情况下下，一定厚度度的薄壁不锈锈钢板的焊接接电流只能在在一定范围内内调节，超出出此范围，就就会产生焊接接缺陷。焊接速度焊接速度与线能能量有关，线线能量反比于于焊接速度，焊焊接速度决定定着对每单位位长度焊缝所所提供的能量量，同时影响响熔深和熔宽宽，焊接速度度的快慢直接接影响焊缝的的质量。如果果提高焊接速速度，线能量量将会降低，可可避免金属过过热，减少热热影响区，熔熔深和熔宽也也减小。因此此在保证焊接接质量的前提提下，尽量提提高焊接速度度。但焊接速速度过快会产产生保护效果果差，焊缝正正反面不均匀匀和未焊透等等缺陷。所以以在钨极氩弧弧焊的时候，焊焊接速度比较较才能保证焊焊接质量。电弧电压和电弧弧长度电弧的热量也正正比与电弧电电压，根据钨钨极氩弧焊的的电弧静特性性，焊接过程程中电弧电压压只与电弧的的高度有关，而而对焊接电流流影响很小。因因此，在焊接接电流一定的的情况下，改改变电弧电压压可以电弧的的功率。电弧弧电压和弧长长存在一个简简单的线性函函数关系，当当弧长增加时时，电弧电压压成正比增加加，电弧功率率增加。但电电弧长度超出出一定的范围围后，在弧长长增加的同时时，弧柱的截截面积也增加加，热效率降降低，保护效效果变差。焊焊接时电弧长长度对热影响响区有直接的的影响。薄壁壁不锈钢板焊焊接时，钨极极伸出喷嘴的的长度一般在在8-10mmm左右，电弧弧的长度控制制在2mm左右为最佳佳。焊接电极钨极氩弧时采用用的电极材料料一般为铈钨钨和钍钨，焊焊接时要求电电极有发射电电子能力强、容容易引弧、电电弧的稳定性性好，尤其在在高温的时候候不易熔化，许许用电流大等等性能。目前前被广泛使用用的铈钨具有有电子逸出功功比钍钨电极极低10%；弧束细长长，热量集中中，可提高电电流密度5-8%；使用寿命命长，是钍钨钨的一倍；引引弧容易、方方便、稳定优优点。所以，铈铈钨的使用率率更高。在选选定电极材料料后，要根据据焊接电流的的大小选择合合适直径的电电极，不同直直径的电极有有不同电流使使用范围见表表1。另外钨极极的形状对焊焊接有一定的的影响。电极极端部的锥角角α和端部平台台直径对电弧弧的稳定和焊焊缝成形有重重要的影响。端端部角度如果果太小，电流流密度将提高高，焊缝容易易产生弧坑，所所以不同直径径的钨极α角和平台要要求是不一样样的，具体见见表2。表1直直径电流11.62.43.24.05.0直流正接15—8070—150150—2500250—4000400—5000500—7500直流反接——10—2015—3025—4040—5555—80交流20—6060—120100—1800160—2500200—3200290—3900表2钨极直径lmmm1.01.01.61.62.42.43.23.2端部直径dmmm0.1251.250.50.80.81.11.11.5端部角度αα°12°20°25°30°35°45°60°90°保护气体TIG焊所采用用的保护气体体一般为氩气气。氩气是一一种单原子惰惰性气体，它它即不与金属属反应，也不不熔于金属中中，本身的导导热系数小，高高温时不分解解。但用氩气气作为保护气气时焊接速度度慢，生产效效率低。用Ar+H2混混合气体可以以提高电弧能能量，增加焊焊接速度。在在氩气中加入入氢气，可以以提高电弧电电压，从而提提高电弧热功功率，增加熔熔深，提高焊焊接速度。表表3是在其它工工艺参数一定定的情况下，分分别用Ar和Ar+H2作为保护气气时的焊接速速度比较。表3保护气种类板厚mm焊接电流A焊接速度mm//minAr0.530400Ar1.060300Ar+H20.530800Ar+H21.060800可见，采用Arr+H2混合气体可可明显提高焊焊接速度。用用Ar+HH2混合气体焊焊接1.6mm以下的不锈锈钢板对接接接头，焊接速速度比纯氩快快50%，此外还有有防止咬边和和抑制CO气孔产生作作用。因此，采采用Ar+H22混合气体不不仅可以获得得优质焊缝而而且还可以保保证焊接生产产效率，克服服了氩弧焊速速度慢的缺点点，是逐渐被被接受的保护护气体。焊接设备薄壁不锈钢板的的TIG焊接设备主主要有焊接电电源和焊接专专机两部分。焊接电源和焊接接程序控制电电源焊接电源主要是是提供焊接电电流，焊接程程序控制电源源主要是控制制焊接功能如如：提前送气气和滞后停气气；直流/脉冲电流；；横梁小车运运动；送丝运运动；横摆功功能；弧长控控制等。焊接专机在薄壁不锈钢板板的TIG焊接，主要要存在焊接工工件变形和焊焊缝表面氧化化的缺陷。焊焊接变形主要要是薄壁不锈锈钢板工件的的长度大，在在施焊的过程程中，焊接的的热积累严重重，造成工件件受热不均匀匀，产生应力力变形。焊缝缝表面氧化是是由于熔池在在未完全冷却却的情况下被被空气氧化，因因为不锈钢板板在连续焊接接中必须保证证焊缝图1焊接程序控控制电源光亮无氧化，所所以只有正面面保护气是不不够的，要配配置辅助保护护装置。基于以上原因，我我公司专门设设计用于薄壁壁不锈钢板焊焊接的纵缝焊焊接专机，本本机从根本上上解决了焊接接变形和表面面氧化的焊接接缺陷，使薄薄壁不锈钢板板即简单易行行又保证焊接接质量。本焊接专机主要要有机座、琴琴键夹具、芯芯轴、轴端托托架、行走小小车。并配相相应的十字滑滑架、送丝机机、电缆总成成、气管、水水管、检测仪仪表和循环水水泵等如右图图所示。主要结构：琴键夹具和冷却却芯轴图2焊接专机琴键夹具和冷却却芯轴是对工工件进行固定定和冷却的主主要装置。琴琴键夹具为左左右对称的两两套，分别对对两块薄壁不不锈钢板对接接两边施加压压力压紧焊缝缝边缘的钢板板。冷却芯轴轴为一空心圆圆柱体，上镶镶有铜质衬垫垫，琴键式压压指一起对焊焊件进行夹紧紧固定。在进进行焊接的时时候可对焊缝缝两端的金属属进行加紧并并通过压指和和芯轴对焊缝缝进行急时冷冷却，防止焊焊接时因应力力而产生的变变形，琴键夹夹具的压力和和压指宽度可可进行调整。在在焊接薄壁不不锈钢板时，压压缩空气气路路系统减压阀阀的压力应调调至0.2～0.3Mppa左右，压指指宽度在5-6mm左右，就可可达到理想的的效果。衬垫垫的背面有成成型槽，槽内内小孔可通保保护气体。可可对焊缝的背背面熔池金属属进行保护，背背面保护气的的流量一般为为10L/mmin。托罩在钨极氩弧焊接接的时候对焊焊缝表面的颜颜色要求比较较高，一般为为银白色或金金黄色。在焊焊接的过程中中，只靠从焊焊枪出来的正正面保护气进进行保护很难难达到要求，焊焊缝的颜色大大部分为深紫紫色，有轻微微的氧化现象象，这在自动动焊过程中是是不允许的。为为此专门设计计了托罩，如如图所示。托托罩固定在TIG焊枪的陶瓷瓷喷嘴上，在在托罩中通入入氩气，增加加熔池的氩气气保护时间，使使熔池在冷态态的时候在与与空气接触，避避免了氧化的的可能，焊得的焊缝缝表面的颜色色均为银白色色。图3托罩罩横梁、小车在左夹具体上固固定横梁，横横梁侧面上、下下有矩形导轨轨，顶面安装装齿条，小车车在横梁导轨轨上移动。小小车运行由直直流电机经微微型减速器，再再经齿轮、齿齿条实现直线线运动，直流流电机为无级级调速。TIG焊枪固定在在小车上，由由小车带动进进行匀速直线线运动来进行行焊接。焊接操作在不锈钢薄板的的TIG焊过程中，要要获得高质量量的焊缝，除除板材、焊接接设备、焊接接专机外，操操作技术和焊焊接工艺参数数也很重要。据据多年焊接经经验，焊接不不锈钢薄板时时要注意以下下几点：工件在焊接之前前，必须进行行除油和除锈锈处理，保证证工件被焊面面无弯曲和毛毛刺。工件在焊接过程程中，会自动动收缩变形，所所以在工件装装夹的时候，起起焊位置不锈锈钢板要对紧紧，而在结束束焊接的位置置两不锈钢板板对接面之间间要留一定的的间隙，来留留给工件自动动收缩。如果果不留间隙，则则在焊接过程程中，会产生生焊缝搭接现现象，会造成成未焊透的焊焊接缺陷。表表4是不锈钢薄薄板焊接时焊焊接结束位置置留有间隙大大小。表4板厚/mm0.51.01.52.02.53.0间隙/mm22110.50.5在焊接过程中，要要保持电弧长长度不变和电电极始终在焊焊缝的中心位位置。电弧长长度的改变会会影响电弧的的热功率，使使焊缝背面成成型不均匀，严严重的会造成成焊穿或未焊焊透等缺陷；；电极偏离焊焊缝中心会造造成两板材受受热不均，出出现未焊透和和焊穿缺陷。下表是不锈钢薄薄板焊接的工工艺参数：表5板厚/mm焊接电流/A焊接速度/mmm/min电极直径/mm正面保护气/AAr+H2背面保护气/AAr托罩气/Ar电弧高度/mmm0.5308001.6123101.5-21.0608002.4123101.5-21.51157002.4123101.5-22.01555002.4123101.5-22.51803002.4123101.5-23.02152002.4123101.5-2实际应用本套