薄壁不銹鋼板的IG自動(dòng)焊接

薄壁不銹鋼板的TIG自動(dòng)焊接陳春陽昆山華恒焊接設(shè)設(shè)備技術(shù)有限限公司2115301摘要：隨著我國國不銹鋼市場場的不斷擴(kuò)大大，不銹鋼板板的消費(fèi)量也也逐年增加，薄薄壁不銹鋼板板也已經(jīng)深入入到各種生產(chǎn)產(chǎn)制造領(lǐng)域中中，因此薄壁壁不銹鋼板的的焊接也就成成為生產(chǎn)制造造中一個(gè)重要要工序，由薄薄壁不銹鋼板板自身的焊接接工藝特點(diǎn)決決定了其焊接接存在的難度度，本文著重重介紹薄壁不不銹鋼板的TIG焊接工藝。關(guān)鍵詞：薄壁不不銹鋼板TTIG焊接焊接工藝前言：不銹鋼在我國的的使用量正逐逐年增加，不不銹鋼的使用用量由1988年的30萬噸增加到2000年的165萬噸，年增增長率為15.266%。而在不銹銹鋼的使用中中以薄板為主主，2000年薄板的消消費(fèi)量為91萬噸，占到到使用總量的的一半。而且且薄壁不銹鋼鋼板也已經(jīng)應(yīng)應(yīng)用到國民生生產(chǎn)和生活的的各個(gè)領(lǐng)域，如如：食品加工工行業(yè)，主要要制造食品加加工機(jī)械；壓壓力容器行業(yè)業(yè)，主要是機(jī)機(jī)電和化工部部門；電力工工業(yè)。另外還還有一些其它它行業(yè)：廚房房設(shè)備、建筑筑裝潢、家用用電器和汽車車行業(yè)等。在在這些行業(yè)中中，不銹鋼的的焊接是產(chǎn)品品生產(chǎn)的一個(gè)個(gè)重要工序，焊焊接質(zhì)量的好好壞直接決定定產(chǎn)品的質(zhì)量量。在不銹鋼鋼的TIG焊接過程中中主要存在板板材變形、焊焊縫表面氧化化、焊接速度度慢的缺陷，本本文主要在焊焊接工藝和焊焊接工裝兩個(gè)個(gè)方面來闡明明薄壁不銹鋼鋼板TIG焊接方法。TIG焊接工藝藝TIG焊又稱鎢鎢極氬弧焊，是是一種非熔化化極惰性氣體體保護(hù)焊，其其工藝過程：：在惰性氣體體保護(hù)下，通通過鎢極與薄薄壁不銹鋼板板之間產(chǎn)生電電弧產(chǎn)生的熱熱熔化鋼板的的對(duì)接而形成成熔池來產(chǎn)生生焊縫，屬于于自熔化焊接接。不銹鋼薄薄板采用鎢極極氬弧焊比其其它焊接方法法有非常好的的優(yōu)越性能：：焊縫質(zhì)量高高；電弧熱量量集中，功率率密度大，熱熱影響區(qū)??；；單面焊雙面面成型，明弧弧操作，便于于對(duì)電弧熔池池的觀察；板板材表面及焊焊縫質(zhì)量好。因此，采用TIIG焊接方法對(duì)對(duì)薄壁不銹鋼鋼板進(jìn)行焊接接適應(yīng)了現(xiàn)代代產(chǎn)品高質(zhì)量量的要求，是是焊接生產(chǎn)由由手工向自動(dòng)動(dòng)化發(fā)展的標(biāo)標(biāo)志。焊接電流焊接電流是鎢極極氬弧焊最主主要的工藝參參數(shù)，電弧熱熱量正比于焊焊接電流，要要改變電弧功功率主要通過過改變焊接電電流的大小來來實(shí)現(xiàn)。焊接接時(shí)，增加焊焊接電流可以以增加熔深和和熔寬，即可可焊的板厚增增加。在焊接接條件和其它它工藝參數(shù)不不變的情況下下，一定厚度度的薄壁不銹銹鋼板的焊接接電流只能在在一定范圍內(nèi)內(nèi)調(diào)節(jié)，超出出此范圍，就就會(huì)產(chǎn)生焊接接缺陷。焊接速度焊接速度與線能能量有關(guān)，線線能量反比于于焊接速度，焊焊接速度決定定著對(duì)每單位位長度焊縫所所提供的能量量，同時(shí)影響響熔深和熔寬寬，焊接速度度的快慢直接接影響焊縫的的質(zhì)量。如果果提高焊接速速度，線能量量將會(huì)降低，可可避免金屬過過熱，減少熱熱影響區(qū)，熔熔深和熔寬也也減小。因此此在保證焊接接質(zhì)量的前提提下，盡量提提高焊接速度度。但焊接速速度過快會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生保護(hù)效果果差，焊縫正正反面不均勻勻和未焊透等等缺陷。所以以在鎢極氬弧弧焊的時(shí)候，焊焊接速度比較較才能保證焊焊接質(zhì)量。電弧電壓和電弧弧長度電弧的熱量也正正比與電弧電電壓，根據(jù)鎢鎢極氬弧焊的的電弧靜特性性，焊接過程程中電弧電壓壓只與電弧的的高度有關(guān)，而而對(duì)焊接電流流影響很小。因因此，在焊接接電流一定的的情況下，改改變電弧電壓壓可以電弧的的功率。電弧弧電壓和弧長長存在一個(gè)簡簡單的線性函函數(shù)關(guān)系，當(dāng)當(dāng)弧長增加時(shí)時(shí)，電弧電壓壓成正比增加加，電弧功率率增加。但電電弧長度超出出一定的范圍圍后，在弧長長增加的同時(shí)時(shí)，弧柱的截截面積也增加加，熱效率降降低，保護(hù)效效果變差。焊焊接時(shí)電弧長長度對(duì)熱影響響區(qū)有直接的的影響。薄壁壁不銹鋼板焊焊接時(shí)，鎢極極伸出噴嘴的的長度一般在在8-10mmm左右，電弧弧的長度控制制在2mm左右為最佳佳。焊接電極鎢極氬弧時(shí)采用用的電極材料料一般為鈰鎢鎢和釷鎢，焊焊接時(shí)要求電電極有發(fā)射電電子能力強(qiáng)、容容易引弧、電電弧的穩(wěn)定性性好，尤其在在高溫的時(shí)候候不易熔化，許許用電流大等等性能。目前前被廣泛使用用的鈰鎢具有有電子逸出功功比釷鎢電極極低10%；弧束細(xì)長長，熱量集中中，可提高電電流密度5-8%；使用壽命命長，是釷鎢鎢的一倍；引引弧容易、方方便、穩(wěn)定優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。所以，鈰鈰鎢的使用率率更高。在選選定電極材料料后，要根據(jù)據(jù)焊接電流的的大小選擇合合適直徑的電電極，不同直直徑的電極有有不同電流使使用范圍見表表1。另外鎢極極的形狀對(duì)焊焊接有一定的的影響。電極極端部的錐角角α和端部平臺(tái)臺(tái)直徑對(duì)電弧弧的穩(wěn)定和焊焊縫成形有重重要的影響。端端部角度如果果太小，電流流密度將提高高，焊縫容易易產(chǎn)生弧坑，所所以不同直徑徑的鎢極α角和平臺(tái)要要求是不一樣樣的，具體見見表2。表1直直徑電流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鎢極直徑lmmm1.01.01.61.62.42.43.23.2端部直徑dmmm0.1251.250.50.80.81.11.11.5端部角度αα°12°20°25°30°35°45°60°90°保護(hù)氣體TIG焊所采用用的保護(hù)氣體體一般為氬氣氣。氬氣是一一種單原子惰惰性氣體，它它即不與金屬屬反應(yīng)，也不不熔于金屬中中，本身的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)小，高高溫時(shí)不分解解。但用氬氣氣作為保護(hù)氣氣時(shí)焊接速度度慢，生產(chǎn)效效率低。用Ar+H2混混合氣體可以以提高電弧能能量，增加焊焊接速度。在在氬氣中加入入氫氣，可以以提高電弧電電壓，從而提提高電弧熱功功率，增加熔熔深，提高焊焊接速度。表表3是在其它工工藝參數(shù)一定定的情況下，分分別用Ar和Ar+H2作為保護(hù)氣氣時(shí)的焊接速速度比較。表3保護(hù)氣種類板厚mm焊接電流A焊接速度mm//minAr0.530400Ar1.060300Ar+H20.530800Ar+H21.060800可見，采用Arr+H2混合氣體可可明顯提高焊焊接速度。用用Ar+HH2混合氣體焊焊接1.6mm以下的不銹銹鋼板對(duì)接接接頭，焊接速速度比純氬快快50%，此外還有有防止咬邊和和抑制CO氣孔產(chǎn)生作作用。因此，采采用Ar+H22混合氣體不不僅可以獲得得優(yōu)質(zhì)焊縫而而且還可以保保證焊接生產(chǎn)產(chǎn)效率，克服服了氬弧焊速速度慢的缺點(diǎn)點(diǎn)，是逐漸被被接受的保護(hù)護(hù)氣體。焊接設(shè)備薄壁不銹鋼板的的TIG焊接設(shè)備主主要有焊接電電源和焊接專專機(jī)兩部分。焊接電源和焊接接程序控制電電源焊接電源主要是是提供焊接電電流，焊接程程序控制電源源主要是控制制焊接功能如如：提前送氣氣和滯后停氣氣；直流/脈沖電流；；橫梁小車運(yùn)運(yùn)動(dòng)；送絲運(yùn)運(yùn)動(dòng)；橫擺功功能；弧長控控制等。焊接專機(jī)在薄壁不銹鋼板板的TIG焊接，主要要存在焊接工工件變形和焊焊縫表面氧化化的缺陷。焊焊接變形主要要是薄壁不銹銹鋼板工件的的長度大，在在施焊的過程程中，焊接的的熱積累嚴(yán)重重，造成工件件受熱不均勻勻，產(chǎn)生應(yīng)力力變形。焊縫縫表面氧化是是由于熔池在在未完全冷卻卻的情況下被被空氣氧化，因因?yàn)椴讳P鋼板板在連續(xù)焊接接中必須保證證焊縫圖1焊接程序控控制電源光亮無氧化，所所以只有正面面保護(hù)氣是不不夠的，要配配置輔助保護(hù)護(hù)裝置?；谝陨显?，我我公司專門設(shè)設(shè)計(jì)用于薄壁壁不銹鋼板焊焊接的縱縫焊焊接專機(jī)，本本機(jī)從根本上上解決了焊接接變形和表面面氧化的焊接接缺陷，使薄薄壁不銹鋼板板即簡單易行行又保證焊接接質(zhì)量。本焊接專機(jī)主要要有機(jī)座、琴琴鍵夾具、芯芯軸、軸端托托架、行走小小車。并配相相應(yīng)的十字滑滑架、送絲機(jī)機(jī)、電纜總成成、氣管、水水管、檢測儀儀表和循環(huán)水水泵等如右圖圖所示。主要結(jié)構(gòu)：琴鍵夾具和冷卻卻芯軸圖2焊接專機(jī)琴鍵夾具和冷卻卻芯軸是對(duì)工工件進(jìn)行固定定和冷卻的主主要裝置。琴琴鍵夾具為左左右對(duì)稱的兩兩套，分別對(duì)對(duì)兩塊薄壁不不銹鋼板對(duì)接接兩邊施加壓壓力壓緊焊縫縫邊緣的鋼板板。冷卻芯軸軸為一空心圓圓柱體，上鑲鑲有銅質(zhì)襯墊墊，琴鍵式壓壓指一起對(duì)焊焊件進(jìn)行夾緊緊固定。在進(jìn)進(jìn)行焊接的時(shí)時(shí)候可對(duì)焊縫縫兩端的金屬屬進(jìn)行加緊并并通過壓指和和芯軸對(duì)焊縫縫進(jìn)行急時(shí)冷冷卻，防止焊焊接時(shí)因應(yīng)力力而產(chǎn)生的變變形，琴鍵夾夾具的壓力和和壓指寬度可可進(jìn)行調(diào)整。在在焊接薄壁不不銹鋼板時(shí)，壓壓縮空氣氣路路系統(tǒng)減壓閥閥的壓力應(yīng)調(diào)調(diào)至0.2～0.3Mppa左右，壓指指寬度在5-6mm左右，就可可達(dá)到理想的的效果。襯墊墊的背面有成成型槽，槽內(nèi)內(nèi)小孔可通保保護(hù)氣體?？煽蓪?duì)焊縫的背背面熔池金屬屬進(jìn)行保護(hù)，背背面保護(hù)氣的的流量一般為為10L/mmin。托罩在鎢極氬弧焊接接的時(shí)候?qū)负缚p表面的顏顏色要求比較較高，一般為為銀白色或金金黃色。在焊焊接的過程中中，只靠從焊焊槍出來的正正面保護(hù)氣進(jìn)進(jìn)行保護(hù)很難難達(dá)到要求，焊焊縫的顏色大大部分為深紫紫色，有輕微微的氧化現(xiàn)象象，這在自動(dòng)動(dòng)焊過程中是是不允許的。為為此專門設(shè)計(jì)計(jì)了托罩，如如圖所示。托托罩固定在TIG焊槍的陶瓷瓷噴嘴上，在在托罩中通入入氬氣，增加加熔池的氬氣氣保護(hù)時(shí)間，使使熔池在冷態(tài)態(tài)的時(shí)候在與與空氣接觸，避避免了氧化的的可能，焊得的焊縫縫表面的顏色色均為銀白色色。圖3托罩罩橫梁、小車在左夾具體上固固定橫梁，橫橫梁側(cè)面上、下下有矩形導(dǎo)軌軌，頂面安裝裝齒條，小車車在橫梁導(dǎo)軌軌上移動(dòng)。小小車運(yùn)行由直直流電機(jī)經(jīng)微微型減速器，再再經(jīng)齒輪、齒齒條實(shí)現(xiàn)直線線運(yùn)動(dòng)，直流流電機(jī)為無級(jí)級(jí)調(diào)速。TIG焊槍固定在在小車上，由由小車帶動(dòng)進(jìn)進(jìn)行勻速直線線運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行行焊接。焊接操作在不銹鋼薄板的的TIG焊過程中，要要獲得高質(zhì)量量的焊縫，除除板材、焊接接設(shè)備、焊接接專機(jī)外，操操作技術(shù)和焊焊接工藝參數(shù)數(shù)也很重要。據(jù)據(jù)多年焊接經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，焊接不不銹鋼薄板時(shí)時(shí)要注意以下下幾點(diǎn)：工件在焊接之前前，必須進(jìn)行行除油和除銹銹處理，保證證工件被焊面面無彎曲和毛毛刺。工件在焊接過程程中，會(huì)自動(dòng)動(dòng)收縮變形，所所以在工件裝裝夾的時(shí)候，起起焊位置不銹銹鋼板要對(duì)緊緊，而在結(jié)束束焊接的位置置兩不銹鋼板板對(duì)接面之間間要留一定的的間隙，來留留給工件自動(dòng)動(dòng)收縮。如果果不留間隙，則則在焊接過程程中，會(huì)產(chǎn)生生焊縫搭接現(xiàn)現(xiàn)象，會(huì)造成成未焊透的焊焊接缺陷。表表4是不銹鋼薄薄板焊接時(shí)焊焊接結(jié)束位置置留有間隙大大小。表4板厚/mm0.51.01.52.02.53.0間隙/mm22110.50.5在焊接過程中，要要保持電弧長長度不變和電電極始終在焊焊縫的中心位位置。電弧長長度的改變會(huì)會(huì)影響電弧的的熱功率，使使焊縫背面成成型不均勻，嚴(yán)嚴(yán)重的會(huì)造成成焊穿或未焊焊透等缺陷；；電極偏離焊焊縫中心會(huì)造造成兩板材受受熱不均，出出現(xiàn)未焊透和和焊穿缺陷。下表是不銹鋼薄薄板焊接的工工藝參數(shù)：表5板厚/mm焊接電流/A焊接速度/mmm/min電極直徑/mm正面保護(hù)氣/AAr+H2背面保護(hù)氣/AAr托罩氣/Ar電弧高度/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實(shí)際應(yīng)用本套