不同工艺规范对薄板焊缝成型和飞溅率的影响

杨 震

（徐工集团道路机械分公司，江苏 徐州 221001）

进入21世纪以来，我国不锈钢产业呈现出增长趋势，在世界市场上也持续占据着相当的份额。而在不锈钢材料的运用中，厚度小于4毫米的薄板材料几乎占据了不锈钢贸易总和的半壁江山。而焊接技术则是各种不锈钢薄板材料在连接时所必需的相关技术，因此这项技术对于不锈钢材料未来的发展有着举足轻重的意义。

1 不同焊接工艺对不锈钢薄板焊缝成型的影响

（1）热传输的影响。有科学家将激光束焊工艺（LBW工艺）与熔化极惰性气体保护焊（MIG工艺）进行过对比，结果证明在焊缝成型上前者有巨大优势。虽然这2种焊接工艺的正方向都具有均匀的形状，但翻面之后就会发现MIG工艺的背面形状并不令人满意。在色泽方面，前者的焊接接缝呈黄金色，而后者却呈暗淡的灰黑色，这是由于MIG工艺中高温过程持续过长，加之不锈钢材料本身的导热性质影响，焊缝温度在焊接完成后将仍然居高不下，最终导致焊缝部分出现氧化等问题。

（2）保护气体的影响。CO2激光-熔化极气体保护焊（GMAW工艺）是一种保护气体在焊接作业中重要作用的焊接工艺。如果保护气体不同，所形成的焊缝自然会有不小的差别。在研究中发现，如果在原本的保护性惰性气体中加入一定量的氧气，焊缝的深度就会相对加深，这是因为氧气在超高的温度下分解成为氧原子，在氧原子流入熔化池后整个系统的张力会随之改变，而熔化液体的流动方向也会随之变化，这样的作用下，就会遗留出一个深度较深、宽度较小的焊缝。

当然，气体喷嘴如何排布对最终成型的焊缝形状也有一些影响。在气体喷嘴的种类中，有同轴、侧吹和焊炬三种类型，对这三种类型的喷嘴进行不同的排列组合，分析气体喷嘴对焊接接缝的影响之后，发现在使用焊炬喷嘴的情况下，保护气体的配比与最终焊缝形状并没有特别大的关系，但如果使用了同轴喷嘴，事情就不太一样了。在同轴喷嘴与焊炬喷嘴配合的情况中，一旦氦气（He）的总占比超过了五成，最终得到的焊缝将变得更加稳定、美观。

在使用侧吹喷嘴实验中，如果侧吹气体的吹入角度达到四十度，焊缝的熔宽将非常可观，特别是背部的熔宽。而当这个角度更高时，正面的熔宽将缓步下降，但背面将反而上升。而当侧吹气体的吹入速度达到10升每分钟时，将取得最小的正面熔宽以及最大的背面熔宽。

由此可知，在保护气体的影响方面，不仅是气体本身，各种不同的喷嘴对于焊缝最终的形状的影响也是应当被考虑在内的。

2 波形控制对不锈钢薄板焊接飞溅率的影响

GMAW技术是当下我国相关工业领域非常流行的一种焊接技术，适用范围广，也较为经济。但使用GMAW技术焊接时，由于它与MIG技术有着极大的相似性，这项技术需要的热量输入也极为巨大，这就影响了焊缝成型后的表面美观效果，不符合当下焊接行业对成品薄板焊缝的具体要求。针对这一问题，一般使用波形控制工艺对于飞溅率进行针对性控制，这种技术影响下的焊接成品将不太能够发生氧化现象，焊缝的形态将更加合适，质量更为可观。在此基础上，如果对电流输出时间也加以控制，就能够更加立体的控制焊接过程，全方位地减少飞溅率。据有关资料，波形控制法操作下的焊接工作，其飞溅率有四十个百分点的下降。

3 结语

通过以上的研究，发现焊接工作中的不同工艺将在很大程度上影响最终的焊接成品。如果需要得到更加美观的薄板焊缝或者需要有效降低飞溅率，就必须选取合适的焊接工艺。