钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用探讨

李胜

【摘  要】由于当今社倡导可持续发展和人与自然和谐共处，很大程度上限制了我国钢材行业的发展。在这种形势下，不锈钢薄板逐渐代替了很多钢铁的应用市场，广泛应用于冶金、建筑、航空航天等器材的制作中。上至核能企业，下至家庭中的餐房厨具，都随处可见不锈钢的使用，这其中又以薄板形式为主。在应用不锈钢薄板时，不同的器材与仪器对薄板的工艺要求也不尽相同，因此促使了不锈钢薄板的焊接工艺有了长足的发展。当今的冶金冶炼行业，应用于不锈钢薄板的焊接技术多种多样，不同的焊接技术效果和工艺水平也有很明显的差异。本文以不锈钢薄板为切入点，系统的分析了我国不锈钢薄板的发展现状，围绕多种焊接技术，进行了对比分析其优缺点，并围绕钨极氩弧焊进行了详细概述。

【关键词】钨极氩弧焊;不锈钢薄板;焊接技术;应用研究

一、钨极氩弧焊在不锈钢薄板领域的焊接分析

1.不锈钢薄板的发展现状

伴随着近些年来钢铁产业的发展停滞不前，更加促进了社会对于不锈钢需求的大幅提升。据不完全统计调查发现，近些年来，世界各个国家每年对不锈钢材料的需求量保守估计以超过5%的速率在迅速增长着，这足以体现社会对不锈钢材料的需求之大。而在不锈钢的制造业中，主要以薄板为主，不锈钢薄板应用范围广泛，在我国的各行各业中都用到了不锈钢薄板。相较于钢铁材料，不锈钢薄板更易焊接，现如今研发出来的焊接技术几乎都可以达到不锈钢薄板焊接的要求。由于不锈钢易焊接、可塑性强、易生产等优点，促使我国食品行业、酿造行业等容器的生产都以不锈钢材料为主，除了那些对压力有相应要求的器材，不锈钢在矿山领域、化工领域、航天领域等也逐渐应用越来越广泛。而不锈钢从生产到运用到市场，其中有一个重要的环节不容忽视，就是不锈钢的焊接过程，好的焊接质量对于不锈钢薄板的产品品质影响深远。不同的焊接技术侧重点也不同，接下来将对其进行具体分析。

2.不锈钢薄板焊接技术分析

在我国的大众不锈钢容器制造企业中，应用于不锈钢薄板的绝大多数焊接技术都属于工艺手段较为成熟的冶炼方法，比较大众的有钨极氩弧焊、焊条电弧焊、熔化极惰性气体保护焊、埋弧自动焊等焊接技术。焊条电弧焊主要的工作机理是利用燃烧的电弧熔化工件达到牢固接头的目的。在这一过程中，药皮不断被分解产生了熔渣，因此直接导致了在每完成一道工序后，都需要对熔渣进行清理，但是有些部位的熔渣清理极其繁琐，增大了焊接的工作量，而且焊条电弧焊的熔解耗时更长一点，效率与与其他工艺手段相比较小;埋弧自动焊的发展时间较长，在我国主要应用于桥梁、起重机械、核电设备等，其生产效率较高，焊接的缝隙质量较好，而且可以有效的减轻焊工手工操作的劳动强度，但是由于其热能输入很大，如果控制不当或者经验不足，可能会造成材料中的金属元素和碳元素分子结构被破坏，使得焊接失效或薄板变形;熔化极惰性气体保护焊同样巧妙的利用了惰性气体使得焊接的过程更加稳定，但是并没有考虑运用钨丝，而是运用了基础的金属丝，通过在氩气内通入1%的氧气，使得电弧更加稳定，但是焊接的复杂过程也凸显了焊接设备的复杂性，要求对于焊接设备的基本设备必须达到超高要求，对于普遍的不锈钢薄板焊接，投入的前期经费太高，会影响了后期的收入，投入和收入失衡，因此不太实用。而钨极氩弧焊能够灵活的管控输入的能量，有效防控能量转移和异常释放，结合不锈钢薄板的特性，因此本文将对其在不锈钢薄板的焊接进行针对的分析。

3.钨极氩弧焊的工作机理

钨极氩弧焊可以选择直流脉冲和交流脉冲两种电流形式，焊接不同成分的不锈钢薄板时，选择的脉冲电流也不同，焊接软钢、硬钢等通常选择直流脉冲电流;而焊接含铝、铜、镁等金属元素的合金不锈钢材料时一般选择交流脈冲电流。通过利用脉冲电流，利用氩气电离引燃电弧。通常焊接的不锈钢薄板大都小于1mm，针对这种情况下的不锈钢薄板焊接，可以针对具体情况具体选择：如果不锈钢薄板的厚度大于0.5mm，可以考虑用NSA4-300型焊机直接完成不锈钢薄板焊接;如果不锈钢薄板的厚度小于0.5mm，可以考虑在焊接回路中接入脉冲焊断续器防止脉冲电流能量过高致使不锈钢薄板变形，同样也可以考虑利用直流弧焊电源完成改装。除此之外，通常情况下采用钨极氩弧焊进行不锈钢薄板焊接时选用的电流方式是直流正接法，针对不同不锈钢薄板的焊接工作，具体的工艺参数如下表1所示。

钨极氩弧焊由于使用的是脉冲电弧的焊接输入能量形式，使得其与其它焊接方法相比，在焊接不锈钢薄板的工作中有很大的优势：能够控制焊接中的热输入，防止热输入过高;对于输入的热值，由于对其他未焊接部位的热影响较小，能够使得输入的热量集中在焊接的部位;由于脉冲电弧，使得热值不会达到过高而造成焊接不锈钢薄板的变形，极大地提高了焊接产品的质量;热量的输入比较均匀，对于不锈钢薄板能起到一定的防止局部过热受损的情况;氩气属于惰性气体，能够阻断空气和工件的热量交换，阻隔氧气与工件的接触，对整个焊接过程起到一定的降温功效;更加值得注意的是，钨极氩弧焊的操作流程与其他焊接相比，更加简单，容易上手，各项指标清晰可见的前提下，降低了失误和焊接失败的几率;且焊接表面比较美观等。这也是为什么钨极氩弧焊能够普遍应用在不锈钢薄板焊接的原因

4.钨极氩弧焊焊接过程中的变形防范

通过分析和实验，可以从以下几点考虑：一是要严格管控焊接时的热量输入值，不能以侥幸心理完成焊接工作，必须要选择合适的电流和工艺参数，在焊接过程中详细记录焊接的各项指标数据，做到有迹可循;二是要严格检查焊接仪器的各个装配指标，各项指标要力求达到尽可能高的准确度，接口处的间隙控制达到最小的范围，防止间隙过大烧穿薄板;三是要选择质量合格的辅助工具，比如夹具等必须要采用精装的夹具，确保在夹的过程中做到受力平衡且均匀等。总而言之，在使用钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板时，防止造成波浪变形的根本点就是要严格控制能量输入，在完成焊接的情况下，尽可能的缩小热量输入。

二、结束语

不锈钢薄板的焊接技术近些年来发展相对比较扎实稳定，本文围绕其焊接技术，首先探讨了不同焊接工艺的作用方法和优缺点，通过与钨极氩弧焊焊接方法做对比，进而具体分析了钨极氩弧焊焊接不锈钢薄板的作用特性，并针对焊接中可能出现的波浪式变形进行了对症分析，希望能够对不锈钢薄板焊接技术起到一定的参考作用。

（作者单位：中国中车大同电力机车有限公司构架车间）