不锈钢箱体焊接工艺设计6114.docx

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1、不锈钢箱箱体的焊焊接工艺艺设计张 超【摘要】：本论文主主要阐述述了不锈锈钢箱体体的装焊焊工艺难难点进行行分析, 并从从焊接方方法、焊焊接参数数、装焊焊顺序等等方面进进行工艺艺攻关, 确定定合理焊焊接参数数和装焊焊顺序, 解决决装焊过过程中存存在的技技术难题题, 确确保产品品的焊缝缝质量,【关键词词】：焊接设设备焊接接材料焊焊接性能能 力学学性能 使用性性能 焊焊接工艺艺箱体不锈锈钢焊接接参数焊焊接方法法焊缝质质量目录前言41国内外外概况772产品情情况72.1箱箱体的主主要功能能72.2箱箱体材料料82.3箱箱体的结结构设计计93焊接工工艺方法法124箱体焊焊接工艺艺难点1194.1材材料的焊

2、焊接特点点194.2焊焊接方法法的选择择204.3焊焊接设备备的选择择204.4焊焊接材料料的选择择205箱体焊焊接工艺艺措施2295.1焊焊接参数数的确定定295.2焊焊接工艺艺措施2296焊接工工艺方法法的确定定326.1TTIG焊焊工艺996.1.1焊接接参数996.1.2常见见缺陷的的产生原原因及预预防1006.2MMAG焊焊工艺996.2.1焊接接参数996.2.2常见见缺陷的的产生原原因及预预防1006.3结结论970CRR18NNI9的的焊接性性分析2297.1焊焊接性概概念2997.2影影响焊接接性的因因素主要要有以下下几点2298钨极氩氩弧焊的的技术特特点及应应用1228.1

3、钨钨极氩弧弧焊的原原理及设设备1228.2钨钨极氩弧弧焊的特特点1228.3钨钨极氩弧弧焊的分分类1338.3.1直流流钨极氩氩弧焊1138.3.2交流流钨极氩氩弧焊1148.4钨钨极氩弧弧焊的焊焊接工艺艺参数1148.5钨钨极氩弧弧焊的工工艺影响响因素1168.5.1钨极极、喷嘴嘴、焊丝丝与焊件件的相对对位置1168.5.2焊接接规范的的影响1178.6钨钨极氩弧弧焊的应应用1778.7钨钨极氩弧弧焊的安安全规程程179TC22薄板钨钨极氩弧弧焊的工工艺流程程199.1焊焊前准备备199.1.1焊前前清理1199.1.2坡口口的制备备与装配配199.2 TC22薄板钨钨极氩弧弧焊的焊焊接工艺

4、艺209.2.1焊接接材料的的选择2209.2.2氩气气流量的的选择2219.2.3气体体保护2229.2.4焊接接工艺参参数的选选择2339.2.5 TTC2薄薄板钛合合金钨极极氩弧焊焊焊缝分分布原则则259.2.6 TTC2薄薄板钛合合金手工工钨极氩氩弧焊焊焊接工艺艺卡2669.2.7 TTC2薄薄板钛合合金手工工钨极氩氩弧焊操操作要领领289.2.8焊后后热处理理2810钛合合金焊接接质量检检验29910.11焊缝外外观形状状及尺寸寸的检验验2910.22焊接缺缺陷的检检验及焊焊接接头头的无损损检测2296结束语语327谢辞3338参考文文献344前言焊接技术术是现代代工业生生产中不不可

5、缺少少的先进进制造技技术，已已经成为为金属加加工的重重要手段段之一。随随着科学学技术的的不断发发展，焊焊接技术术越来越越受到各各行各业业的密切切关注，广广泛应用用于机械械、冶金金、电力力锅炉和和压力容容器、建建筑、桥桥梁、船船舶、汽汽车、电电子、航航空航天天、军工工和军事事装备等等产业部部门和海海洋工程程、核电电工程、电电子技术术工程中中。随着着科学技技术的不不断发展展和各种种新材料料的不断断出现，可可以预料料，在推推动我国国的经济济建设，国国防建设设和发展展科学事事业上，焊焊接技术术起到越越来越重重要的作作用。由于奥氏氏体不锈锈钢的特特殊的焊焊接性能能，在现现代社会会中越来来越多的的地方使使

6、用到这这种钢，现现在奥氏氏体不锈锈钢也是是我们发发展研究究的一个个方向。未未来的时时间里对对奥氏体体不锈钢钢的开发发研究也也越来越越引起专专家们的的注意，我我们对奥奥氏体不不锈钢焊焊接的了了解也应应该越来来越重视视。奥氏氏体不锈锈钢已具具备建筑筑、化工工设备材材料所要要求的许许多理想想性能，它它在金属属中可以以说是独独一无二二的，而而其发展展仍在继继续。为为使不锈锈钢在传传统的应应用中性性能更好好，一直直在改进进现有的的类型，而而且，为为了满足足高级建建筑应用用的严格格要求，正正在开发发新的不不锈钢。由由于生产产效率不不断提高高，质量量不断改改进，不不锈钢已已成为建建筑师们们选择的的最具有有成

7、本效效益的材材料之一一。上面面的分析析可以看看出目前前不锈钢钢的焊接接性是很很好的，使使用也是是越来越越广泛的的。对于于这种不不锈钢的的焊接技技术也越越来越成成熟起来来，但在在目前这这个阶段段我们应应用最广广泛的还还是手工工电弧焊焊。在这这样的背背景下我我选择做做这样的的课题，既既有利于于了解目目前0CCr188Ni99焊接，又又有利于于了解00Cr118Nii9焊接接的发展展方向。1.国内内外概况况：焊接技术术是重型型机械金金属结构构设备制制造与安安装施工工的关键键工艺技技术之一一，在工工业发达达国家重重型机械械制造业业中得到到广泛应应用。发发展至今今，我国国的重型型机械焊焊接技术术与美国国

8、（如PP&H公公司等）、德德国（如如西马克克公司等等）、法法国（如如奥钢联联公司等等）、日日本（如如三菱重重工、小小松株式式会社等等）等发发达国家家间存在在很大的的差距。目目前，这这些国家家及地区区采用焊焊接结构构件的比比例日趋趋增大，其其中自动动化、机机械化的的气体保保护焊及及多丝埋埋弧焊等等高效焊焊接工艺艺方法消消耗的焊焊接金属属材料约约占全部部焊材总总量的550770，其其焊接生生产采用用机械化化、自动动化、高高效的焊焊接工艺艺方法，焊接生产效率高、焊接质量好，国际竞争力强。在我国重重型机械械金属结结构行业业，气体体保护焊焊、双丝丝埋弧自自动焊、龙龙门焊机机、电渣渣焊等高高效焊接接工艺方

9、方法在大大型金属属结构制制造企业业中的应应用日趋趋增多，高高效焊接接方法完完成的金金属结构构件已占占其总重重量的550%80%左右，在在中小型型企业中中，COO2气体体保护实实芯焊丝丝、埋弧弧自动焊焊等方法法也得到到一定应应用，随随着国家家重点工工程的发发展和产产品结构构的调整整，焊接接用钢的的种类品品种也大幅度度提高。焊焊接结构构件也以以其独特特的优势势，取代代了铆接接结构，替替代了铸铸造结构构，成为为重型机机械行业业金属结结构设备备的主导导结构。进入21世纪，我国重型机械行业面临新的挑战和机遇，应彻底改善耗能大、耗材高、效率低、工作环境差和自动化程度低的传统焊接产业，促进焊接技术与产业向着

10、优质、高效、节能、低成本、环境友好方面和自动化方向发展，努力将相对人力资源优势转化为科技竞争优势，促进企业进步和产业升级。 2.产品品情况：焊接箱箱体一般般比铸造造箱体轻轻，焊接接箱体结结构简单单，生产产周期较较短，适适用于单单件批量量生产，尤尤其是大大件箱体体，采用用焊接件件可大大大降低成成本。2.1箱箱体的主主要功能能：安全保保护和密密封作用用，使箱箱体内的的零件不不受外界界环境的的影响，又又保护机机器操作作者的人人身安全全，并有有一定的的隔震、隔隔热和隔隔音作用用,2.2箱箱体材料料：钢是我我们现代代社会中中不可缺缺少的一一种材料料，它可可以看作作一个国国家工业业化水平平的标志志。钢的的

11、产量越越高就代代表这个个国家的的工业化化水平越越高。不不锈钢是是钢中非非常重要要的一种种，由于于不锈钢钢具有特特殊的使使用性能能和力学学性能，在在现在的的各行各各业中已已经被越越来越多多的使用用。在不不锈钢中中奥氏体体不锈钢钢又是其其中非常常重要的的一种，在在发达国国家每年年消耗的的不锈钢钢中有770的的是不锈锈钢，在在我过也也达到了了65左右。因因此开发发和使用用好奥氏氏体不锈锈钢对我我过的工工业话来来说已经经越来越越重要了了。常用用不锈钢钢板有：0Crr18NNi9、11Cr118Nii9Tii、1CCr133、2CCr133、3CCr133等。2.3箱箱体的结结构设计计：箱体体的形状状和

12、尺寸寸常由箱箱体内部部零件及及内部零零件间的的相互关关系来决决定，决决定箱体体结构尺尺寸和外外观造型型的这一一设计方方法成为为“结构包包容法”，当然然还应考考虑外部部有关零零件对箱箱体形状状和尺寸寸的要求求。机器各部部分分别别由独立立的箱体体组成，各各成单元元，便于于加工、装装配、调调整和休休息改善善机器造造型，协协调机器器各部分分比例，使使整机造造型美观观箱体设设计首先先考虑箱箱体内零零件的布布置及与与箱体外外部零件件的关系系满足设设计强度度和刚度度要求 对受力力很大的的箱体零零件，满满足强度度是一个个重要问问题，对对于大多多数箱体体，评定定性能的的主要指指标是刚刚度，因因为箱体体的刚度度不

13、仅影影响传动动件的正正常工作作，还影影响不见见的工作作精度。散热性能能和热变变形问题题。箱体体内零件件摩擦发发热是是是润滑有有粘度变变化，影影响其润润滑性能能：温度度升高是是箱体产产生热变变形，尤尤其是温温度不均均匀分布布的热变变形和热热应力，使使箱体的的精度和和强度有有很大的的影响结构设计计合理 如支撑撑点的安安排、筋筋的分布布、开孔孔位置和和连接结结构的设设计等均均要有利利于提高高箱体的的强度和和刚度，为了改改善箱体体的强度度 尤其其是箱体体壁厚的的刚度 常在箱箱壁上增增设强筋筋，若箱箱体中有有中间短短轴或中中间支承承时，常常设置横横向筋板板，筋板板的高度度H不应应超过壁壁厚的33-4倍倍

14、，超过过此值对对提高刚刚度无明明显效果果不锈钢箱箱体外壳壳坚固耐耐用，防防酸碱，内内置挂板板，可前前后移动动，顶部部配置吊吊环，安安装运输输极为方方便，广广泛应用用于陆用用、电站站、核电电站、船船用、石石油平台台；控制制系统等等工矿企企业，也也适用于于各类机机械控制制部分。3.焊接接工艺方方法：重重型机械械金属结结构行业业开始起起步一般般采用手手工电弧弧焊工艺艺方法。220世纪纪50年年代开始始使用埋埋弧自动动焊和电电渣焊工工艺方法法，主要要用于一一些厚板板对接、工工型梁及及筒体焊焊接。近近年来，一一些大型型企业通通过技术术改造，相相继应用用双丝埋埋弧焊、双双丝窄间间隙埋弧弧自动焊焊、龙门门式

15、焊机机、轧辊辊埋弧堆堆焊等先先进的焊焊接工艺艺方法，以以满足产产品制造造技术要要求。 随着我我国大型型骨干企企业焊接接技术改改造，气气体保护护焊工艺艺方法在在重型机机械金属属结构行行业得到到广泛的的应用。可可以说气气体保护护焊工艺艺方法伴伴随着重重型机械械金属结结构行业业焊接技技术的发发展而壮壮大。我我国借助助国外气气体保护护焊成熟熟技术和和生产工工艺，形形成了我我国大型型金属结结构行业业以气体体保护焊焊为主的的生产能能力，从从根本上上改变了了重型机机械金属属结构行行业的制制造技术术水平，推推动了我我国气体体保护焊焊技术的的发展。气气体保护护焊设备备、焊材材、辅件件基本实实现国内内供给，逐逐渐

16、形成成了我国国气体保保护焊产产业。4.箱体体焊接工工艺难点点各组件件的焊缝缝比较长长，均为为连续焊焊缝，焊焊后要求求焊缝不不漏。焊焊缝比较较集中，变变形较大大，内焊焊缝要求求为连续续焊缝。4.1材材料的焊焊接特点点 材料料选用00Cr118Nii9，属属于奥氏氏不锈钢钢，其热热膨胀系系数是一一般碳钢钢的1.5倍，但但是导热热率却只只有碳钢钢的一半半。奥氏氏体不锈锈钢具有有较高的的热裂纹纹敏感性性，在焊焊缝及近近缝区都都有产生生热裂纹纹的可能能。4.2焊焊接方法法的选择择奥氏体体不锈钢钢具有优优良的焊焊接性，几几乎所有有的熔焊焊方法都都可以用用于奥氏氏体不锈锈钢的焊焊接，通通常采用用焊条电电弧焊

17、、手手工钨极极氩弧焊焊（TIIG焊）、半半自动熔熔化极氩氩弧焊（MMIG焊焊）或埋埋弧焊等等焊接方方法。焊条电弧弧焊具有有适应各各种焊接接位置与与不同板板厚的优优点，但但焊接效效率较低低。埋弧弧焊焊接接效率高高，适合合于中厚厚板的平平焊。由由于埋弧弧焊热输输入大、熔熔深大，应应注意防防止焊缝缝中心区区热裂纹纹的产生生和热影影响区腐腐蚀性的的降低。特特别是焊焊丝与焊焊剂的组组合，对对焊接性性与焊接接接头的的综合性性能有直直接的影影响。TTIG焊焊具有热热输入小小，焊接接质量优优的特点点，特别别适合于于薄板与与薄壁管管件的焊焊接。MMIG焊焊是高效效优质的的焊接方方法。对对于中厚厚板采用用射流过过

18、渡焊接接；对于于薄板采采用短路路过渡焊焊接，对对于100122mm一一下的奥奥氏体不不锈钢，等等离子焊焊接时一一种高效效、经济济的焊接接方法。4.3焊焊接设备备的选择择：手工电电弧焊机机，手工工钨极氩氩弧焊机机，管道道自动钨钨极氩弧弧焊机，半半自动溶溶化极氩氩弧焊机机。 4.44焊接材材料的选选择：不锈钢钢手工电电弧焊条条，不锈锈钢氩弧弧焊丝。5. 箱箱体焊接接工艺措措施5.1焊焊接参数数的确定定该产品品打底层层采用TTIG焊焊，不填填充焊丝丝进行母母材自熔熔焊接，第第二层采采用TIIG焊填填充焊丝丝，盖面面层采用用MIGG焊进行行焊接，其其焊接参参数见附附表层（道）焊接方法法焊丝焊接电流流电

19、弧电压压/V焊接速度度/cmm.miin牌号直径/mmm极性电流/AA打底层TIG焊焊直流正接240-260012-1148-144第二层H0Crr2INNi1002.0160-18008-166盖面层MIG焊焊1.2190-210012-2205.2焊焊接工艺艺措施各各组件焊焊接完成成后，将将各组件件装配到到夹具中中，预焊焊，组装装成箱体体。由于于焊接后后存在收收缩，因因此在焊焊接前对对各组件件预留收收缩余量量3mmm，为的的是控制制很饥饿饿变形，保保证箱体体尺寸及及公差要要求，装装配时，要要求该部部件的装装焊在专专用上进进行刚性性固定，待待焊缝冷冷却后再再将箱体体从夹具具中取下下。焊接接时

20、，先先焊接箱箱体外侧侧的断续续焊缝，进进行加强强，然后后再焊接接箱体内内侧的连连续焊缝缝，最后后焊接箱箱体外侧侧的加强强板处的的焊缝，由由两名焊焊工从中中间往两两边分散散分段退退焊法进进行施焊焊。为保证焊焊缝的气气密性，对对箱体内内侧的焊焊缝第一一层采用用TIGG焊自熔熔，要求求不填充充焊丝进进行自熔熔焊接，然然后再填填充焊丝丝进行焊焊接，最最后采用用MIGG焊进行行覆面。焊焊接过程程中要求求严格控控制层间间温度，是是其60。同时时在焊接接的起弧弧和收弧弧处采用用起弧板板和收弧弧板等工工艺措施施，以减减少焊接接缺陷，保保证焊缝缝的焊接接质量，从从而保证证焊缝的的气密性性。通过过采取以以上各项项

21、工艺措措施，该该箱体的的焊接变变形得到到了有效效控制，各各项尺寸寸及形位位公差均均满足了了设计要要求。经经过打压压试验，焊焊缝质量量完好，无无泄露情情况发生生，保证证了产品品焊接质质量，6.焊接接工艺方法法的确定定：为既保证证质量又又提高效效率，采采用TIIG内、外外填丝法法焊底层层，MAAG焊填填充及盖盖面层，使使质量、效效率都得得到保证证。在MMAG焊焊过程中中，焊丝丝伸出长长度必须须小于110mmm，焊枪枪摆动幅幅度、频频率、速速度及边边缘停留留时间配配合适当当，动作作协调一一致，随随时调整整焊枪角角度，使使焊缝表表面边缘缘熔合整整齐，成成形美观观，以保保证填充充及盖面面层质量量。 66

22、.1 TIGG焊工艺艺手工钨钨极氩弧弧焊（TTIG焊焊）6.1.1焊接接参数采采用22.5 mm的的Wcee-200钨极，钨钨极伸出出长度446 mm，不不预热，喷喷嘴直径径12 mm，其其它参数数见表。TIG焊焊工艺参参数 6.1.22常见缺缺陷的产产生原因因及预防防（1）未未焊透：焊接电流流小，根根部间隙隙小，焊焊接速度度过快、焊焊枪角度度不正常常等均易易产生未未焊透的的缺陷。根根部间隙隙一定不不能小于于3.55 mmm，合适适的焊接接电流和和正确调调整焊枪枪角度就就可避免免产生未未焊透。（2）氧氧化严重重：打底底焊时，管管内充压压装置未未能起到到良好的的保护作作用，焊焊缝背面面将氧化化；

23、焊接接过程中中对熔池池及焊丝丝端头保保护不良良，或焊焊丝表面面有氧化化杂质也也将会氧氧化严重重。充氧氧装置尽尽可能与与管子对对严，不不能留有有间隙，管管子的间间隙用耐耐高温锡锡油纸贴贴上，避避免焊缝缝氧化。（3）夹夹渣、夹夹钨：焊焊接过程程中，若若焊丝端端头在高高温过程程中脱离离了氩气气保护区区，在空空气中被被氧化，当当再次焊焊接时被被氧化的的焊丝端端头未清清理，又又送入熔熔池中，在在断口试试验中判判为夹渣渣；若钨钨极长度度伸出量量过大，焊焊枪动作作不稳定定，钨极极与焊丝丝或钨极极与熔池池相碰后后，又未未终止焊焊接，从从而造成成夹钨。因因管子是是圆的，焊焊枪、送送丝角度度要随时时变化，所所以手

24、法法一定要要稳、准准，就能能避免夹夹渣、夹夹钨的现现象。（4）内内凹：装装配间隙隙小，焊焊接过程程中焊枪枪摆动幅幅度大，致致使电弧弧热量不不能集中中于根部部，产生生了背面面焊缝低低于试件件表面的的内凹现现象。电电弧热量量尽量集集中于根根部，仰仰焊部位位多给点点焊丝可可避免内内凹。 6.22 MAAG焊工工艺半自自动熔化化极氩弧弧焊（MMIG焊焊）6.2 .1 焊焊接参数数喷嘴直直径200 mmm，喷嘴嘴至试件件距离668mmm，层层间温度度1550 。焊缝缝厚度111 mmm，其其它工艺艺参数见见表。 MAGG焊工艺艺参数6.2.2常见见缺陷的的产生原原因及预预防（11）氧化化：MAAG线能能

25、量较大大，层温温较高，或或焊丝表表面有氧氧化杂质质，都会会导致氧氧化。焊焊前清理理干净，控控制层温温和用较较小的线线能量都都可避免免氧化。（2）夹渣：焊枪角度不正确，或两边停留时间不够，均容易产生夹渣。6.3结结论：该工艺利利用TIIG焊电电弧稳定定，控制制性好，质质量优的的特点进进行底层层焊接，再再用MAAG焊进进行全位位置填充充及盖面面层焊接接，已在在某产品生产产中推广广应用，这这一高质质量及高高效率相相结合的的工艺值值得在不不锈钢箱箱体焊接接中推广广使用。7.OCCr188Ni99的焊接接性分析析7.1焊接性性概念：GB/T33375-94焊焊接术语语中注注明：“材材料在限限定的施施工条

26、件件下，焊焊接成按按规定设设计要求求的构件件，并满满足预定定服役要要求的能能力”。它它包括两两方面的的内容：其一是是焊成的的构件符符合设计计要求；其二是是满足预预定的使使用条件件，能够够安全运运行。根根据讨论论问题的的着眼点点不同，焊焊接性可可分为：（1） 工艺焊焊接性（22） 使使用焊接接性7.2影响焊焊接性的的因素主主要有以以下几点点：（1） 材料因因素（22） 焊焊接方法法（3） 构件类类型（44） 使使用要求求金属的的焊接性性与材料料成分、焊焊接方法法、构件件类型、使使用要求求都有密密切的关关系，所所以不应应脱离这这些因素素而单纯纯的从材材料本身身的性能能来评价价焊接性性。从上上述分析

27、析可以看看出，很很难找出出一项技技术指标标可以概概括焊接接性，只只有通过过综合多多方面的的因素才才能分析析焊接性性问题。分析金属的焊接性我们在不要求做非常准确的情况下我们可以根据碳当量、材料的化学性能、材料的物理性能来判断，如果要求需要很准确的话我们可以通过焊接性试验来判定。0cr18ni9的焊接性能我们就从这方面来判定：1、0Cr18Ni9的焊接要求 1）0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢，其组织为奥氏体（A)加3-5 铁素体（F ）。它具有良好的塑性和高温、低温性能。它在焊接热循环的作用下，主要显示出以下基本要求： 焊接过程中采用小的线能量输入，减小热影响区范围，加快焊缝及热影响区的冷却速度

28、对不锈钢的焊接是有益的。 用0Cr18Ni9焊接时导热系数小，存在过热区，也容易造成热影响区的晶粒长大。焊缝高温停留时间过长，在高温状态下Cr和C形成化合物，在高温区就形成了贫铬层，也会导致焊缝的枝晶倾向加剧。因此要求尽量选择线能觉输入较小的焊接方法。 由于导热系数小而线膨胀系数大，自由焊态下焊接易产生较大的变形，选用能量集中，热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形。2）0cr18ni9的含碳量很小，在加上它属于高合金钢碳当量法对它焊接性能的估算是不怎么准确的。因此我们不用碳当量对它的焊接性进行分析。（3） 0cr18ni9属于奥氏体不锈钢，这类钢有具有交高的变形能力并不可淬硬，而且它

29、的含碳量又很底，所以总的来说焊接性还是不错的。但是由于热导率低，热膨胀系数大，局部加热时温度分布不均匀，收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生交大的内应力。在焊接的时候应该注意这方面的问题，焊接时尽量避免或减少这种受热不均显现的发生，焊接的速度也应该适当的快点。上面我们已经从它的化学成分和物理性能对0cr18ni9的焊接性能进行了分析，但是根据这些判断出的焊接性是不够准确的，我们需要准确的判断它的焊接性我们就必须通过焊接性试验来完成。焊接性的试验是很多的，我在这里就用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法。板材的规格是6150200mm焊接方法是手工电弧焊焊材型号A132，规格3.2mm坡口形式是斜Y型焊接

30、参数是电流：90-120A，电压20-24V，速度15-20cm/min焊完的试件需要经过48H时效后再作裂纹的检测和解剖。裂纹可以分为表面裂纹、跟部裂纹、断面裂纹三种形式。首先用放大镜目测或莹光粉检查焊缝表面裂纹，然后用机械方法切开六个等长度横向试片，检查五个片面上的裂纹情况。一般用裂纹率作为评定标准。根部裂纹率=LR/L100表面裂纹率=Lf/L100端面裂纹率=h/5H100试验焊缝的总长度是80mm而我们焊接裂纹的总长度通过试验测得为9.8mm试件的裂纹率小于20因此在实际生产中如果按要求来做的话是不会产生裂纹的，此种钢的焊接性能还是可以的。8.钨极极氩弧焊焊的技术术特点及及应用8.1

31、钨钨极氩弧弧焊的原原理及设设备氩弧焊技技术是在在普通电电弧焊的的原理的的基础上上，利用用氩气对对金属焊焊材的保保护，通通过高电电流使焊焊材在被被焊基材材上融化化成液态态形成溶溶池，使使被焊金金属和焊焊材达到到冶金结结合的一一种焊接接技术，由由于在高高温熔融融焊接中中不断送送上氩气气，使焊焊材不能能和空气气中的氧氧气接触触，从而而防止了了焊材的的氧化。钨极氩弧弧焊结构构示意图图如图8.1-1所示示。图8.11-11填充细细棒 22喷嘴嘴 3导电嘴嘴 4焊枪 55钨极极 6焊枪手手柄 7氩气气流 88焊接接电弧 9金金属熔池池 100焊丝丝盘 111送送丝机构构 122焊丝丝 钨极氩弧弧焊的设设备

32、一般般由焊接接电源、引引弧和稳稳弧装置置、焊枪枪、供气气系统、水水冷系统统和控制制系统等等组成，其其中引弧弧和稳弧弧装置、焊焊接控制制系统都都位于控控制箱内内。8.2钨钨极氩弧弧焊的特特点钨极氩弧弧焊与手手工焊条条电弧焊焊相比主主要有以以下特点点： （1）氩氩气是惰惰性气体体，高温温下不分分解，与与焊缝金金属不发发生反应应，不溶溶解于液液态金属属，故保保护效果果最佳，能能有效的的保护熔熔池金属属，是一一种高质质量的焊焊接方法法。（2）氩氩气是单单原子气气体，高高温无二二次吸放放热分解解反应，导导电能力力差,以及氩氩气流产产生的压压缩效应应和冷却却作用，使使电弧热热集中，温温度高，电弧稳稳定性好

33、好，即使使在低电电流下电电弧还能能稳定燃燃烧。 （3）氩氩弧焊热热量集中中，从喷喷嘴中喷喷出的氩氩气有冷冷却作用用，因此此焊缝热热影响区区窄，焊焊件变形形小。 （4）用用氩气保保护无熔熔渣，提提高了工工作效率率，而且且焊缝成成形美观观，质量量好。 （5）氩氩弧焊明明弧操作作，熔池池可观性性好，便便于观察察和操作作，技术术容易掌掌握，适适合各种种位置焊焊接。 （6）除除黑色金金属外，可可用于焊焊接不锈锈钢、铝铝、铜等等有色金金属及合合金钢。但但氩弧焊焊成本高高；而且且氩气电电离势高高，引弧弧困难；氩弧焊焊产生紫紫外线强强度高于于手工焊焊条电弧弧焊530倍倍；另外外，钨极极有一定定放射性性，对焊焊

34、工也有有一定的的危害，目目前推广广使用的的铈钨极极对焊工工的危害害较小。8.3钨钨极氩弧弧焊的分分类钨极氩弧弧焊按操操作方法法可分为为手工钨钨极氩弧弧焊和机机械化焊焊接两种种。对于于直线焊焊缝和规规则的曲曲线焊缝缝，可采采用机械械化焊接接。而对对于不规规则的或或较短的的焊缝，则则采用手手工钨极极氩弧焊焊。钨极极氩弧焊焊使用的的电流种种类一般般有直流流钨极氩氩弧焊、交交流钨极极氩弧焊焊和脉冲冲钨极氩氩弧焊三三种，目目前使用用较多的的是直流流手工钨钨极氩弧弧焊。8.3.1直流流钨极氩氩弧焊直流钨极极氩弧焊焊通常分分为两种种：直流流反极性性和直流正极性，一一般金属属（除铝铝镁及其其合金外外）选用用选

35、用直直流正极性钨钨极氩弧弧焊最好好，交流流次之。铝铝、镁及及其合金金的薄件件可选用用直流反反极性进进行焊接接。（1）直直流反极极性 在钨极氩氩弧焊中中，虽很很少用直直流反极极性，原原因是钨钨极易氧氧化烧损损，焊缝缝宽而窄窄，电弧弧不稳定定。但是是，它具具有“阴极破破碎”作用。所所谓“阴极破破碎”作用，在在交流焊焊的反极极性半波波也同样样存在，它它是成功功地焊接接铝、镁镁及其合合金的重重要因素素。铝、镁镁及其合合金的表表面存在在一层致致密难熔熔的氧化化膜覆盖盖在焊接接熔池表表面，如如不及时时清除，焊焊接时会会造成未未熔合，在在焊缝表表面还会会形成皱皱皮或产产生内气气孔、夹夹渣，直直接影响响焊接质

36、质量。实实践证明明，反极极性时，被被焊金属属表面的的氧化膜膜在电弧弧的作用用下，可可以被清清除掉而而获得成成形美观观的焊缝缝。这种种作用要要求阴极极斑点的的能量密密度要很很高和被被质量很很大的正正离子撞撞击，致致使氧化化膜破碎碎。（2）直直流正极极性 直流正极极性时，焊焊件接正正极，焊焊件接受受电子轰轰击放出出的全部部动能和和逸出功功，产生生大量的的热，且且其熔点点高，这这时电弧弧阴极的的导电机机构是以以热阴极极导电机机构为主主，钨极极的热发发射（电电子）能能力强，这这一点有有利于电电弧的引引燃和稳稳定燃烧烧，因此此，在电电流较小小的情况况下电弧弧也非常常稳定，熔池深而窄，生产率高，焊件的收缩

37、和变形都小，这对于焊接薄件非常有利。因此除焊接铝、镁及其合金外，一般均采用直流正极性接法进行焊接。8.3.2交流钨极极氩弧焊焊交流钨极极氩弧焊焊焊接时时电流的的极性周周期性的的变化。在在交流正正极性（焊焊件为正正）半周周，因钨钨极承载载能力较较大，电电弧稳定定、集中中，使焊焊缝得到到足够的的熔深。而而在交流流反极性性（焊件件为负）半半周，则则利用“阴极破破碎”作用，可可以彻底底清除熔熔池及其其附近区区域的氧氧化膜，并并使钨极极得到冷冷却，因因此它兼兼有直流流正、反反极性钨钨极氩弧弧焊的优优点。此此外，交交流钨极极氩弧焊焊设备简简单，成成本低，维维修方便便。因此此，交流流钨极氩氩弧焊被被广泛用用

38、于铝、镁镁及其合合金的焊焊接生产产中。8.4钨钨极氩弧弧焊的焊接工工艺参数数（1）焊焊接电流流与钨极极直径：通常根根据工件件的材质质、厚度度和接头头的空间间位置选选择焊接接电流。钨钨极氩弧弧焊使用用钨极的的直径是是比较重重要的，必须根根据焊接接电流选选择合适适的钨极极直径。钨钨极直径径一定时时，在不不同的电电源和极极性条件件下，充充许使用用的电流流范围不不同，直直流正接接时许用用电流最最大，直直流反接接时，许许用电流流最小。（2）电电弧电压压：电弧电电压主要要由弧长长决定，弧弧长增加加，电弧弧电压增增加，焊焊缝宽度度增加，熔熔深减小小，容易易引起未未焊透及及咬边，保保护效果果也不好好，电弧弧太

39、短，难难看清熔熔池，送送丝易碰碰钨极引引起短路路，容易易夹钨，通通常弧长长近似等等于钨极极直径。 （3）焊焊接速度度：焊接速速度增加加，熔深深和熔宽宽减小，容容易未焊焊透，焊缝高高而窄，两两侧熔合合不好，焊焊接速度度太慢时时，焊缝缝很宽，可可能产生生焊漏烧烧穿等缺缺陷。通通常焊工工根据熔熔池大小小，熔池池形状和和两侧熔熔合情况况，随时时调整焊焊接速度度，如图图8.4-1所示示为焊接接速度对对氩气保保护效果果的影响响，焊接速速度过大大，保护护气流严严重偏后后，可能能使钨极极端部、弧弧柱、熔熔池暴露露在空气气中。因因此必须须采用相相应措施施如加大大保护气气体流量量或将焊焊炬前倾倾一定角角度，以以保

40、持良良好的保保护作用用。焊接速度度对氩气气保护效效果的影影响图8.44-1（4）钨钨极直径径和端部部形状：钨极直直径的选选择取决决于焊件件的厚度度、焊接接电流大大小、电电源种类类和极性性。表88.4-2列出出了不同同钨极直直径所允允许的电电流使用用范围。通通常焊件件厚度越越大，焊焊接电流流越高，所所采用的的钨极直直径越大大。此外外，从表表中还可可以看出出对不同同直径的的钨极，采采用不同同的电流流种类或或极性时时，所允允许的电电流范围围也不同同。其直直流正极极性时电电流值最最大，交交流次之之，直流流反极性性最小。焊焊接时，钨钨极直径径一定要要选择适适当，否否则会影影响焊接接质量。不同钨极极直径所

41、所允许的的电流使使用范围围钨极直径径mmm直流AA交流AA正极性反极性1265115010220201100314018002044010016004250340030550140220053004000408802002800635050006011002503000表8.44-2钨极端部部的形状状对电弧弧的稳定定性和焊焊缝成形形也有很很大影响响。一般般在焊接接薄板和和焊接电电流很小小时，可可采用小小直径的的钨极并并将其末末端磨成成尖锥角角（约220角），这这样电弧弧容易引引燃和稳稳定。但但在焊接接电流较较大时若若仍采用用尖锥角角电极，则则会因电电流密度度过大而而使电极极末端过过热熔化化、加

42、剧剧烧损，同同时电弧弧斑点也也会扩展展到钨极极末端的的锥面上上，使弧弧柱明显显地扩散散飘荡不不稳，而而影响焊焊缝成形形。所以以大电流流焊接时时要求钨钨极末端端磨成钝钝角（大大于900）或带带有平顶顶的锥角角形，这这样可使使电弧燃燃烧稳定定，焊缝缝成形均均匀，并并减小钨钨极烧损损。根据据所用焊焊接电流流种类，选选用不同同的端部部形状如如图8.4-3所示示，尖端端角度 的的大小会会影响钨钨极的许许用电流流、引弧弧及稳弧弧性能，钨极尖尖端角度度对焊缝缝熔深和和熔宽也也有一定定影响，减小锥锥角，焊焊缝熔深深减小，熔熔宽增大大，反之之则熔深深增大，熔熔宽减小小。图8.44-3（5）填填丝速度度和焊丝丝直

43、径：焊丝的的填丝速速度受焊焊丝直径径、焊接接电流、焊焊接速度度和接头头间隙等等因素的的影响。通通常，焊焊接电流流、焊接接速度和和接头间间隙大时时，填丝丝速度要要快；焊焊丝越粗粗，填丝丝速度要要越慢。如如果填丝丝速度选选择不合合理，就就可能造造成焊缝缝出现未未焊透、烧烧穿、凹凹陷、堆堆高过大大以及成成形不光光滑等缺缺陷。焊丝直径径的选择择与母材材的厚度度、间隙隙有关。当当板厚间间隙大时时，焊丝丝可选粗粗一点的的；反之之，则选选细一些些的。假假如选择择不当，就就有可能能造成焊焊缝成形形不好的的缺陷。8.5钨钨极氩弧弧焊的工艺影响响因素8.5.1钨极极、喷嘴嘴、焊丝丝与焊件件的相对对位置喷嘴到焊焊件

44、的距距离大小小影响到到保护作作用的效效果如图图8.5.1-11所示，一一般取110mmm为宜。钨极、喷喷嘴、焊焊丝与焊焊件的相相对位置置图8.55.1-1钨极放置置应与喷喷嘴同心心，当钨钨极与焊焊件垂直直是具有有最好保保护作用用，但这这时喷嘴嘴将会挡挡住焊工工的视线线，因此此一般使使钨极与与焊件的的角度成成75左右为为宜，而而焊丝与与焊件的的角度成成15左右。8.5.2焊接接规范的的影响一般来说说，氩气气流量增增大时，保保护气流流挺度大大，保护护效果也也好。但但气体流流量过大大，当它它与焊件件接触反反射回来来时，就就会把气气流扰乱乱，而在在保护区区内产生生涡流，这这时就会会将空气气卷入而而降低

45、保保护作用用。增大大焊接速速度，氩氩气流将将会后托托，若焊焊接速度度过大，就就会使钨钨极，焊焊丝与熔熔池暴漏漏在空气气中而失失去保护护作用。因因此增大大焊接速速度时，必必须同时时加大气气体流量量，以增增加保护护气流的的挺度，使使保护作作用不被被破坏。当当焊接电电流过大大时，保保护区内内气体运运动加剧剧，这时时也要采采用较大大的喷嘴嘴并加大大气体流流量，以以扩大焊焊接区。8.6钨钨极氩弧弧焊的应应用钨极氩弧弧焊适用用几乎可可以焊接接所有金金属及合合金，但但从经济济性和生生产效率率考虑，钨钨极氩弧弧焊主要要用于焊焊接不锈锈钢、高高温合金金和铝、镁镁、铜、不锈钢等金属及其合金，以及难熔金属（如锆、钼

46、、铌）与异种金属。钨极氩弧弧焊所焊焊板材的的厚度，由由于受承承载能力力的限制制，一般般适用于于焊接薄薄件，钨钨极氩弧弧焊一般般焊接厚厚度小于于6mmm的构件件，目前前钨极氩氩弧焊广广泛应用用于航空空航天、原原子能、化化工、纺纺织、锅锅炉、压压力容器器、医疗疗器械及及炊具等等工业部部门的生生产中。8.7钨钨极氩弧弧焊的安全规规程（1）焊焊接工作作场地必必须备有有防火设设备，如如砂箱、灭灭火器、消消防栓、水水桶等。易易燃物品品距离焊焊接场所所不得小小于5。若无无法满足足规定距距离时，可可用石棉棉板、石石棉布等等妥善覆覆盖，防防止火星星落入易易燃物品品。易爆爆物品距距离焊接接所不得得小于110。氩氩

47、弧焊工工作场地地要有良良好的自自然通风风和固定定的机械械通风装装置，减减少氩弧弧焊有害害气体和和金属粉粉尘的危危害。（2）手手工钨极极氩弧焊焊机应放放置在干干燥通风风处，严严格按照照使用说说明书操操作。使使用前应应对焊机机进行全全面检查查。确定定没有隐隐患，再再接通电电源。空空载运行行正常后后方可施施焊。保保证焊机机接线正正确，必必须良好好、牢固固接地以以保障安安全。焊焊机电源源的通、断断由电源源板上的的开关控控制，严严禁负载载扳动开开关，以以免形状状触头烧烧损。（3）应应经常检检查氩弧弧焊枪冷冷却水系系统的工工作情况况，发现现堵塞或或泄漏时时应即刻刻解决，防防止烧坏坏焊枪和和影响焊焊接质量量。（4）焊焊人员离离开工作作场所或或焊机不不使用时时，必须须切断电电源。若若焊机发发生故障障，应由由专业人人员进行行维修，检检修时应应作好防防电击等等安全措措施。焊焊机应至至少每年年除尘清清洁一次次。（5）钨钨极氩弧弧焊机高高频振荡荡器产生生的高频频电磁场场会使人人产生一一定的头头晕、疲疲乏。因因此焊接接时应尽尽量减少少高频电电磁场作作用的