浅谈钨极氩弧焊在不锈钢焊接一体化教学中的应用

曲奎涛

摘要：钨极氩弧焊在不锈钢板焊接中的应用越来越广泛，掌握实操中的技术问题是关键所在。本文重点介绍了钨极氩弧焊的焊接工艺要领和应用技术情况。一体化模块教学法是一种能培养适应市场需求的优秀技能人才和降低成本的有效途径。

关键词：一体化模块教学TIG焊不锈钢工艺

随着科技的不断发展，如今气体保护焊在某些材料及特殊结构上逐渐取代了焊条电弧焊成为了焊接方法的主流。其中钨极氩弧焊焊接技术在国防、航空、化工、电子等部门的应用越来越普遍，不锈钢薄板的焊接也越来越多，如：广告、装潢、标志性建筑及日常生活等方面常采用大量超薄不锈钢材料，因此，进一步掌握好不锈钢板焊接中的工艺要领十分必要，具有重要意义。

一体化教学，就是整理融汇教学环节，把培养学生的职业能力的理论与实践相结合的教学作为一个整体考虑，单独制定教学计划与大纲，构建职业能力整体培养目标，通过各个教学环节的落实来保证整体目标的实现。

不锈钢钨极氩弧焊教学单元一体化教学设计

一、钨极氩弧焊概述

钨极氩弧焊是用高熔点钨棒作为电极材料，在氩气流的保护下，钨极与焊件之间引燃电弧，利用电弧热量熔化加入的填充焊丝和基本金属，冷却凝固之后形成焊缝。钨极在电弧中只起发射电子作用，而不熔化，故也称不熔化极氩弧焊（如下图所示）。

按其操作方式的不同，钨极氩弧焊分为手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊两种，焊接时根据结构特点有时需要另外加入填充焊丝，有时也可以不加填充焊丝，仅将焊件接缝处的金属熔化形成焊缝。钨极氩弧焊时，为了防止钨极熔化与烧损，所用的焊接电流受到限制，因此，电弧功率较小，熔池也受到影响，主要适用于薄板焊接。

按其操作方式的不同，钨极氩弧焊分为手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊两种，焊接时根据结构特点有时需要另外加入填充焊丝，有时也可以不加填充焊丝，仅将焊件接缝处的金属熔化形成焊缝。钨极氩弧焊时，为了防止钨极熔化与烧损，所用的焊接电流受到限制，因此，电弧功率较小，熔池也受到影响，主要适用于薄板焊接。

二、钨极氩弧焊在不锈钢薄板焊接中的应用技术要领

在进行不锈钢一体化模块教学中，首先向学生讲解了钨极氩弧焊的相关知识，在此基础上，再进行操作训练。

1.焊件准备。（1）试件材质：1Cr18Ni9Ti。（2）试件尺寸：200mm×200mm×6mm，V型坡口60°±5°（如图1）。（3）焊接要求：单面焊双面成形。（4）焊接材料：焊丝选用牌号H0Cr20-Ni10Ti;电极选用铈钨极（WCe-20/2.5），为使电弧稳定，将其尖角磨成平底锥形（如图2）。（5）焊机选用：WS-300型。（6）使用前检查水路、检查气路、检查电路。

2.试件装配。（1）修磨钝边0～0.5mm,无毛刺。（2）焊前准备。清理坡口及其反正两侧20mm范围内和焊丝表面的油污、锈蚀、水分，直至露出金属光泽，然后用丙酮进行清洗。（3）装配间隙。装配间隙1.2～2.0mm,错边量≤0.6mm。（4）定位焊。采用手工钨极氩弧焊，在试件两端正面坡口内进行定位焊，焊缝长度为10～15mm，将焊缝接头预先打磨成斜坡。（5）将试件固定在焊接支架上。（6）预制反变形量为2°。（7）采用直流正接法进行焊接。

3.焊接工艺参数

4.焊接的工艺技术要领。（1）引弧、定位焊。在试件右端定位焊缝上引弧。定位焊时，焊丝应比正常焊时采用的焊丝细，因点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间较长，故容易烧穿。进行点固定位焊时，应把焊丝放在点焊部位，电弧产生稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后再迅速停弧。（2）打底层焊接。正常焊接时可采用φ2.5mm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，右手握住焊枪，采用进多、退少的往复运动方式，每次前进2/3个熔池的长度，后退1/3个熔池的长度。焊枪往复运动方式能防止熔池过热，焊丝始终跟随熔池，焊枪的喷嘴与焊件表面构成80o角左右，焊丝与焊件表面夹角为10o左右为宜。在不妨碍视线下，尽量采用短弧焊接以增强氩气保护效果，同时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，Cr、Ni等元素大量烧损，对材料耐蚀性非常不利。（3）填充层焊接。①填充层的焊接步骤与打底焊基本相同，所不同的是焊枪的摆动幅度稍大，保证坡口两侧熔合良好。②奥氏体不锈钢焊接应注意层间温度，当层间温度过高时，焊缝会变黑，实际经验是用手摸到打底层焊道不烫手时，方可进行填充焊接。当控制了层间温度而且其他条件满足时，焊缝会呈银白色。③应注意不得将打底焊道烧穿，以防止焊道下凹或背面剧烈氧化。④填充焊道接头应注意与打底焊道的接头错开。⑤填充层的焊道表面离试件表面应有0.5-1mm的余量，不准熔化棱边。（4）盖面层焊接。①材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接，应注意盖面层的层间温度的控制（填充层焊道不烫手）。②焊接步骤同打底焊，但焊枪摆动到两侧，将棱边熔化，控制每侧增宽0.5-1.5mm。③焊枪在停弧的地方重新引燃电弧，等熔池基本形成后再向后压1-2个焊波。接头起点时不加或稍加焊丝，即可转入正常焊接。

三、焊接质量检验方法

焊接结束后，关闭焊机，用钢刷清理焊缝表面。肉眼观察或用低倍放大镜检验焊缝表面是否有气孔、裂纹、咬边等缺陷，用焊缝检测尺测量焊缝外观成形尺寸。

四、焊接缺陷与解决措施

1.工件的焊接变形。（1）不锈钢板拘束度较小，在焊接过程中受到局部的加热、冷却作用，形成了不均匀的加热、冷却状态，这时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数值时，即会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形美观。（2）焊后变形是精密焊件的一个重要指标，其变形程度与所选的工艺参数、夹具、散热装置有很大关系。因此，条件许可尽量采用精确的工装夹具，保证焊缝两侧受力均匀，避免焊缝形成开裂、变形；同时尽量减小热量输入，减少焊接热影响区，必要时可采取跳跃式焊接和远距离降温法等方式。

2.解决不锈钢板在焊接时产生烧穿的主要措施。（1）严格控制焊接接头上的热输入量，选择合适的焊接方法和工艺参数（主要是焊接电流、电弧电压、焊接速度）。（2）装配尺寸力求精确，接口间隙尽量小。间隙稍大容易烧穿，或形成较大的焊瘤。（3）采用精装夹具，要求夹紧力平衡均匀。

3.在收弧处产生弧坑、裂纹、气孔以及烧穿等缺陷。焊接结束时，收弧方法不正确很容易造成弧坑裂纹。因此，最好采用引出板，焊后将引出板切除掉。

五、结束语

随着经济增长和科技的飞速发展，高质量高生产效率成为当今制造业的宗旨。焊接如能选用合适的工艺、设备，便可得到外形美观、高质量的焊缝。完善的教学手段，先进的教学模式应配合较好的教学措施，实施一体化模块式教学才能更好地保证教学质量，完成教学任务。

参考文献

[1]焊工工艺与技能训练.中国劳动保障出版社，2001。

[2]高级焊工工艺与技能训练.中国劳动保障出版社，2007。

[3]周兴中主编焊接方法与设备.北京，机械工业出版社，1990。

[4]胡凯等TIG焊中产生气孔的因素及其防止措施.生意社，2008。