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摘要：分析了不锈钢薄板焊接熔池受力情况与该工件的焊接变形。详细介绍了钨极氩弧焊接不锈钢薄板时的焊接工艺要领和应用。
关键词：TIC焊;烧穿;变形中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-241
随着科学技术的不断发展，我国各行业对焊接技术要求越来越高，薄版的焊接在国防、航空、化工、建筑工业等行业应用较为普遍，超薄焊的焊接也越来越多，比如：广告、装璜、建筑等方面。因此，掌握好薄板焊接中的工艺要领十分必要。
1.不锈钢薄板的焊接性分析
1mm以下不锈钢薄板的焊接由于其自身拘束度小、导热系数小（约为普通低合金钢的1/3）、线膨胀系数较大，当焊接温度变化较快时，则产生的热应力大，很容易出现烧穿和焊接变形等缺陷。
1.1焊接熔池受力状况
以平板对接焊缝为例，熔池受力情况如图1所示
熔池主要受到的作用力P;熔池金属重力Q;熔池金属表面张力F。但熔池金属体积、质量、熔宽一定时，熔池深度取决于电弧力P的大小，熔深和电弧力又与焊接相关，熔宽则由电弧电压决定。 随着熔池体积的增大，表面张力F也随着增大，表面张力不能平衡电弧作用力P和熔池金属重力Q，此时，熔池金属会下流，造成熔池烧穿。电弧作用力P和熔池金属重力Q是使熔池烧穿的力，表面张力F是阻止熔池下榻或烧穿的力。为使薄板焊接不致于烧穿，必须想办法提高金属熔池的表面张力F，要提高表面张力F，须控制熔池的热输入，即线能量。
1.2焊接工件的变形
不锈钢薄板拘束度较小，在焊接过程中受到局部加热、冷却作用，形成了不均匀的加热、冷却，焊件会产生不均匀的应力和应变，焊缝的纵向缩短对薄板边缘的压力超过一定值时，即会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形质量。解决不锈钢薄板焊接时产生的烧穿、变形的主要措施有;
（1）.严格控制焊接接头的热输入量，选择合适的焊接方法和工艺参数（主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度）
（2）.装配尺寸力求精确，间隙尽量小。间隙稍大容易烧穿、焊瘤等缺陷。
（3）.必须采用精装夹具，夹紧力平衡均匀。焊接不锈钢薄板关键要注意：严格控制焊接接头的线能量，力求在能完成焊接的前提下尽量减小热量输入，从而减小热影响区，避免上述缺陷的出现。
2 钨极氩弧焊特点
2.1钨极氩弧焊的主要特性
TIG焊应用了脉冲电弧，它具有热输入低、热量集中、热影响区小、焊接变形小、热输入均匀，能较好地控制线能量;保护气流具有冷却作用，可降低熔池表面温度，提高熔池表面张力;便于操作，容易观察熔池状态，焊缝致密，机械性能好，表面成形美观。目前TIG焊广泛应用于各行各业，尤其是在不锈钢薄板的焊接中焊接中应用较广
2.2 TIG焊的工艺技术要领
2.1.1 焊机及电源极性的选用
焊接1mm以下的不锈钢薄板可作如下选择：厚度大于0.5mm时选用NSA4-300型焊机;厚度小于0.5mm时可在焊接回路中接入脉冲焊断续器。TIG焊可分直流和交流脉冲：直流脉冲TIG焊主要用于焊接碳钢、软钢、耐热钢等;交流脉冲TIG焊主要用于焊接铝、镁、铜及其合金等有色金屬。TIG焊焊接不锈钢薄板通常采用直流正接法。
2.2.2 技术要领
（1）.TIG焊接不锈钢薄板工艺参数见表1.
表1 TIG焊接不锈钢薄板工艺参数
板厚钨极直径电流电压焊丝钨极伸长氩气流量喷嘴直径0.31.010～1510～151.23～46～8120.61.020～2515～201.23～46～8120.81.640～5020～251.63～46～8121.02.050～6025～301.63～46～812
（2） 引弧、定位焊
引弧形式有非接触引弧和接触式短路引弧两种。前者电极不与工件接触，既适于直流也适于交流焊接;后者仅适用于直流焊接。采用短路方法引弧，不应在焊件上直接引弧，因易产生夹钨或与工件粘连，电弧也不能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板。在引弧点旁放一块紫铜板，先在其上引弧，待钨极头加热至一定温度后再移至待焊部位。在实际生产中，TIG焊常用引弧器引弧，在高频电流或高压脉冲电流的作用下，使氩气电离而引燃电弧。定位焊时，焊丝应比常用焊丝细，因点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间较长，故容易烧穿。进行点固焊时，应把焊丝放在点焊部位，电弧稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后迅速停弧。
（3）. 焊接
用普通TIG焊进行薄板焊接时，电流均取小值，当电流小于20A时，易产生电弧漂移，阴极斑点温度很高，会使焊接区域产生发热烧损和发射电子条件变差，致使阴极斑点不断跳动，很难维持正常焊接。而采用脉冲TIG 焊时，峰值电流可使电弧稳定，指向性好，易使母材熔化成形，并循环交替，确保焊接过程的顺利进行，能得到性能良好、外观漂亮、形成熔池互相搭接的焊缝。
1）.正常焊接时可采用Φ0.6焊丝，先在定位点起弧，待焊点熔化并与工件两侧熔合后再送入焊丝，焊丝始终跟随熔池，焊枪的喷嘴与焊件表面构成80°左右夹角，焊丝与焊件表面夹角为10°左右，在不妨碍视线情况下，尽量采用短弧焊接以增强氩气保护效果。应注意观察熔池的大小，焊速应先稍慢后快，焊枪通常不摆动;焊速和焊丝应根据具体情况密切配合，尽量减少接头;焊缝长度一次性不宜焊接过长，否则会因过热而形成塌陷甚至烧穿，就算补焊完整，Cr、Ni等元素大量烧损，对材料耐蚀性非常不利。中途停顿后，再继续施焊时，要用电弧把原熔池的焊道重新熔化，形成新的熔池后再加焊丝并与前焊道重叠3～5mm，在重叠处要少加焊丝，使接头处圆滑过渡;氩气纯度在99.6%以上、流量应保持在6～8 L/min，流量多大时，保护层会产生不规则流动，易使空气卷入，反而降低保护效果，所以气体流量也要选择合适。不锈钢的焊缝颜色与保护效果的关系，
表2 不锈钢的焊缝颜色与保护效果
焊缝颜色银白、金黄色蓝色红灰色灰色黑色保护效果最后良好一般不良最差 （2）焊接结束时
如果收弧方法不正确，在收弧时易产生弧坑、裂纹、气孔以及烧穿等缺陷，因此，最好采用电流自动衰减装置的焊接设备进行焊接。其次使用引出板，焊后将引出板切除掉。如果两种方式都不能满足，只能采用收弧时要多向熔池送丝，填满弧坑，然后缓慢收弧。
3）.焊后变形
焊后变形是精密焊件的一个重要指标，其变形度与所选择的工艺参数、夹具、散热装置有很大关系。条件许可时采用精确的工装夹具，保证焊缝两侧受力均匀，避免焊缝开裂、变形，尽量减小热量输入，从而减少焊接热影响区，有时可以采用分段焊接法、退焊法等方式。焊后可用耐高温塑料锤或木锤进行现场适当的敲击等方法控制焊接变形有一定的效果，经打磨、抛光后可获得满意的效果。
4 结论
TIG焊热量集中、热影响区小、变形小，最适宜焊接不锈钢薄板材料。焊接时如果能正确的选用焊接工艺参数、焊接设备、和较高的焊接技术工人，可得到成形较好的焊缝。
关键词：TIC焊;烧穿;变形中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-241
随着科学技术的不断发展，我国各行业对焊接技术要求越来越高，薄版的焊接在国防、航空、化工、建筑工业等行业应用较为普遍，超薄焊的焊接也越来越多，比如：广告、装璜、建筑等方面。因此，掌握好薄板焊接中的工艺要领十分必要。
1.不锈钢薄板的焊接性分析
1mm以下不锈钢薄板的焊接由于其自身拘束度小、导热系数小（约为普通低合金钢的1/3）、线膨胀系数较大，当焊接温度变化较快时，则产生的热应力大，很容易出现烧穿和焊接变形等缺陷。
1.1焊接熔池受力状况
以平板对接焊缝为例，熔池受力情况如图1所示
熔池主要受到的作用力P;熔池金属重力Q;熔池金属表面张力F。但熔池金属体积、质量、熔宽一定时，熔池深度取决于电弧力P的大小，熔深和电弧力又与焊接相关，熔宽则由电弧电压决定。 随着熔池体积的增大，表面张力F也随着增大，表面张力不能平衡电弧作用力P和熔池金属重力Q，此时，熔池金属会下流，造成熔池烧穿。电弧作用力P和熔池金属重力Q是使熔池烧穿的力，表面张力F是阻止熔池下榻或烧穿的力。为使薄板焊接不致于烧穿，必须想办法提高金属熔池的表面张力F，要提高表面张力F，须控制熔池的热输入，即线能量。
1.2焊接工件的变形
不锈钢薄板拘束度较小，在焊接过程中受到局部加热、冷却作用，形成了不均匀的加热、冷却，焊件会产生不均匀的应力和应变，焊缝的纵向缩短对薄板边缘的压力超过一定值时，即会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形质量。解决不锈钢薄板焊接时产生的烧穿、变形的主要措施有;
（1）.严格控制焊接接头的热输入量，选择合适的焊接方法和工艺参数（主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度）
（2）.装配尺寸力求精确，间隙尽量小。间隙稍大容易烧穿、焊瘤等缺陷。
（3）.必须采用精装夹具，夹紧力平衡均匀。焊接不锈钢薄板关键要注意：严格控制焊接接头的线能量，力求在能完成焊接的前提下尽量减小热量输入，从而减小热影响区，避免上述缺陷的出现。
2 钨极氩弧焊特点
2.1钨极氩弧焊的主要特性
TIG焊应用了脉冲电弧，它具有热输入低、热量集中、热影响区小、焊接变形小、热输入均匀，能较好地控制线能量;保护气流具有冷却作用，可降低熔池表面温度，提高熔池表面张力;便于操作，容易观察熔池状态，焊缝致密，机械性能好，表面成形美观。目前TIG焊广泛应用于各行各业，尤其是在不锈钢薄板的焊接中焊接中应用较广
2.2 TIG焊的工艺技术要领
2.1.1 焊机及电源极性的选用
焊接1mm以下的不锈钢薄板可作如下选择：厚度大于0.5mm时选用NSA4-300型焊机;厚度小于0.5mm时可在焊接回路中接入脉冲焊断续器。TIG焊可分直流和交流脉冲：直流脉冲TIG焊主要用于焊接碳钢、软钢、耐热钢等;交流脉冲TIG焊主要用于焊接铝、镁、铜及其合金等有色金屬。TIG焊焊接不锈钢薄板通常采用直流正接法。
2.2.2 技术要领
（1）.TIG焊接不锈钢薄板工艺参数见表1.
表1 TIG焊接不锈钢薄板工艺参数
板厚钨极直径电流电压焊丝钨极伸长氩气流量喷嘴直径0.31.010～1510～151.23～46～8120.61.020～2515～201.23～46～8120.81.640～5020～251.63～46～8121.02.050～6025～301.63～46～812
（2） 引弧、定位焊
引弧形式有非接触引弧和接触式短路引弧两种。前者电极不与工件接触，既适于直流也适于交流焊接;后者仅适用于直流焊接。采用短路方法引弧，不应在焊件上直接引弧，因易产生夹钨或与工件粘连，电弧也不能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板。在引弧点旁放一块紫铜板，先在其上引弧，待钨极头加热至一定温度后再移至待焊部位。在实际生产中，TIG焊常用引弧器引弧，在高频电流或高压脉冲电流的作用下，使氩气电离而引燃电弧。定位焊时，焊丝应比常用焊丝细，因点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间较长，故容易烧穿。进行点固焊时，应把焊丝放在点焊部位，电弧稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后迅速停弧。
（3）. 焊接
用普通TIG焊进行薄板焊接时，电流均取小值，当电流小于20A时，易产生电弧漂移，阴极斑点温度很高，会使焊接区域产生发热烧损和发射电子条件变差，致使阴极斑点不断跳动，很难维持正常焊接。而采用脉冲TIG 焊时，峰值电流可使电弧稳定，指向性好，易使母材熔化成形，并循环交替，确保焊接过程的顺利进行，能得到性能良好、外观漂亮、形成熔池互相搭接的焊缝。
1）.正常焊接时可采用Φ0.6焊丝，先在定位点起弧，待焊点熔化并与工件两侧熔合后再送入焊丝，焊丝始终跟随熔池，焊枪的喷嘴与焊件表面构成80°左右夹角，焊丝与焊件表面夹角为10°左右，在不妨碍视线情况下，尽量采用短弧焊接以增强氩气保护效果。应注意观察熔池的大小，焊速应先稍慢后快，焊枪通常不摆动;焊速和焊丝应根据具体情况密切配合，尽量减少接头;焊缝长度一次性不宜焊接过长，否则会因过热而形成塌陷甚至烧穿，就算补焊完整，Cr、Ni等元素大量烧损，对材料耐蚀性非常不利。中途停顿后，再继续施焊时，要用电弧把原熔池的焊道重新熔化，形成新的熔池后再加焊丝并与前焊道重叠3～5mm，在重叠处要少加焊丝，使接头处圆滑过渡;氩气纯度在99.6%以上、流量应保持在6～8 L/min，流量多大时，保护层会产生不规则流动，易使空气卷入，反而降低保护效果，所以气体流量也要选择合适。不锈钢的焊缝颜色与保护效果的关系，
表2 不锈钢的焊缝颜色与保护效果
焊缝颜色银白、金黄色蓝色红灰色灰色黑色保护效果最后良好一般不良最差 （2）焊接结束时
如果收弧方法不正确，在收弧时易产生弧坑、裂纹、气孔以及烧穿等缺陷，因此，最好采用电流自动衰减装置的焊接设备进行焊接。其次使用引出板，焊后将引出板切除掉。如果两种方式都不能满足，只能采用收弧时要多向熔池送丝，填满弧坑，然后缓慢收弧。
3）.焊后变形
焊后变形是精密焊件的一个重要指标，其变形度与所选择的工艺参数、夹具、散热装置有很大关系。条件许可时采用精确的工装夹具，保证焊缝两侧受力均匀，避免焊缝开裂、变形，尽量减小热量输入，从而减少焊接热影响区，有时可以采用分段焊接法、退焊法等方式。焊后可用耐高温塑料锤或木锤进行现场适当的敲击等方法控制焊接变形有一定的效果，经打磨、抛光后可获得满意的效果。
4 结论
TIG焊热量集中、热影响区小、变形小，最适宜焊接不锈钢薄板材料。焊接时如果能正确的选用焊接工艺参数、焊接设备、和较高的焊接技术工人，可得到成形较好的焊缝。