脉动送气焊接不锈钢工艺

摘 要：通过改变送气方式,研究不锈钢焊接接头性能的变化,优化不锈钢的焊接方法为了控制金属凝固组织和提高金属材料性能,施加脉冲电流已成为在金属材料制备过程中的重要物理场技术.脉冲电流对铝合金凝固组织具有显著的细化作用,且脉冲电流频率的高低对其凝固组织将产生重要影响,在一定频率范围内,脉冲电流频率越高,晶粒细化作用越明显类似地,在铝合金变极性电弧焊接过程中引入高频脉冲方波电流的复合作用.

关 键 词：脉动送气；不锈钢；表面堆焊；

中图分类号：P755.1文献标识码：B文章编号：1674-3520（2014）-12-00-02

一、课题主要研究内容及实验方案

本课题主要研究内容：采用不同保护气体气流量与不同工艺参数通过表面堆焊焊接不锈钢,研究焊接工艺参数、保护气体气流量大小与保护气体的提供方式对焊接接头工艺特性与接头组织性能的影响.寻找最佳的焊接工艺参数,并在最佳工艺参数的条件下比较直接送气与脉动送气提供保护气体的区别.

具体试验方案如下：在气体流量不变的情况下分别采用脉动送气与直接送气两种气体供应方式.所得的两组试样分别进行焊缝熔深与熔宽测试、金相组织测试、X射线探伤测试、硬度测试以及拉伸测试.最终确定脉动送气方法对不锈钢焊接工艺与接头组织性能的影响.

二、实验材料

本实验中使用的实验材料主要有不锈钢板、焊丝、化学试剂.

(一)不锈钢板.不锈钢牌号为304,板厚分为3mm、6mm两种.其成分如表1-1：

(二)不锈钢焊丝.不锈钢焊丝牌号为ER304,焊丝直接是1.2mm.其成分如表2-1：

三、实验结果

从表中数据我们可以看出,在使用氩气作为保护气体时相同气体流量下脉动送气试样与直接送气试样相比,焊缝的熔深增加了、熔宽减小了.这个结果说明在使用氩气作为保护气体MIG焊焊接不锈钢时,使用小线能量焊接不锈钢薄板时使用脉动送气方式能在相同的焊接参数条件下增加焊缝的熔深、获得更好的焊接效果.

从表中的数据我们可以看出,在使用氩气作为保护气体时相同气体流量下脉动送气试样与直接送气试样相比,焊缝熔深增加了、同时熔宽减小了.这个结果说明在使用氩气作为保护气体MIG焊焊接不锈钢时,使用大线能量焊接不锈钢厚板,使用脉动送气方式能在相同的焊接参数条件下增加焊缝的熔深,焊接效果更好.

（二）气孔以及其它缺陷的分析.气孔的分析是通过X射线照相法探伤进行的,由于实验条件有限,我们只对厚板（大线能量）的对接试样进行了探伤.

根据以上检测条件与工艺参数对探伤脉动送气试样与探伤连续送气试样进行X射线检测测试合格等级均达到II级,属于合格焊件.

焊缝中气孔的形成是冶金过程,它由气泡的生核、长大和上浮三个阶段组成.当液态金属中有过饱和的气体,熔池中存在大量现成表面时,气泡的生核就比较容易.当气泡内部的压力大于阻碍气泡长大的外界压力时,气泡就要长大,并趋向外逸,那些没有逸出的气泡最终形成气孔.当使用脉动送气代替直接送气时,由于保护气体以脉动的形式供应,在焊接过程中会对熔池有一个形成一个冲击力,这个冲击力对熔池有一个冲击搅拌的作用,能促进气泡从熔池中逸出.所以我们对比探伤2号试样与探伤8号试样,发现前者气孔较少.这个结果说明在使用氩气作为保护气体MIG焊焊接不锈钢时,脉动送气方式有抑制气孔的效果.

(三)焊缝成形的分析.焊缝成形分析的主要内容是对比薄板、厚板在使用脉动送气装置前后焊缝成形外观与成形系数的比较.

在一定范围内,成形系数小的焊缝具有更好的焊缝成形.从上表中的数据我们可以分析得出,无论是薄板（小线能量）还是厚板（大线能量）在相同的焊接参数与保护气体流量的条件下,使用脉动送气提供保护的试样成形系数均小于直接送气提供保护的试样.这说明在使用氩气作为保护气体MIG焊焊接不锈钢时,使用脉动送气提供气体保护可以优化焊缝的成形.

四、实验结论

(一)在使用氩气为保护气体MIG焊焊接不锈钢的过程中,采用脉动送气方式对焊缝的气体保护效果没有明显影响.

（二）在使用氩气为保护气体MIG焊焊接不锈钢的过程中,采用脉动送气方式可以提高焊缝的熔深并在一定范围内减小焊缝成形系数,获得更好的焊接质量与焊缝成形.

(三)在使用氩气作为保护气体MIG焊焊接不锈钢时,脉动送气方式有抑制气孔的效果.

(四)使用氩气作为保护气体MIG焊焊接不锈钢时,保护气体采用脉动送气方式会降低焊接接头的强度.

五、结语

焊接生产中,对薄板、热敏感材料结构、小直径管等易变形结构进行焊接时,采用普通焊接方法及设备极易产生不可矫正的焊接变形.如果在焊接的过程中采用脉冲电流进行焊接,由于焊接过存在基本和脉冲两种大小不同的电流,所以整个焊接过程平均电流值较低,产热总量少,不但能减小焊接热影响区,使焊接变形得到有效控制,而且能在较少的总产热量情况下增大峰值电流促进形成稳定的熔滴过渡同时缩小和冷却熔池,有利于易变形结构的焊接同时十分有利于全位置焊接.