李长久
摘 要：随着社会经济的发展，生活生产水平的提高，薄壁不锈钢材料的应用越来越普遍起来，然而相关焊接工艺与方法却没有跟上，所以要用普遍使用的焊接设备开展“薄壁不锈钢方管”的焊接方法与工艺进行探究，开展有针对性的创新性生产实习教研，手工钨极氩弧焊因设备普遍且设备多样化（直流氩弧焊机、交流氩弧焊机、脉冲氩弧焊机等），而且不锈钢氩弧焊丝规格齐、价格适中，氩气瓶子也向小巧化发展，移动方便，最终确定钨极氩弧焊为理想的“薄壁不锈钢方管焊接”方法。
关键词：薄壁 不锈钢方管 手工钨极氩弧焊 探究
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）05（a）-0070-02
随着社会的发展、科学的进步，生活生产水平的提高，金属材料也由黑色金属向有色金属发展（不锈钢、铝镁合金、钛金金属等），薄壁不锈钢材料的应用也普遍起来，然而我们的相关焊接工艺与方法却没有跟上，笔者翻阅了大量的焊接教材，都没有“薄壁不锈钢”材料焊接的实训内容，有也是3mm以上材料的焊接。所以我们焊接教学团队利用学校现有的设备开展“薄壁不锈钢方管”的焊接方法与工艺进行探究，开展有针对性的创新性生产实习教研，使实习教学跟上时代的步伐，不失普遍性、实用性，得到广泛的发展，找出高效的焊接方法与工艺，为今后的生产生活与教学服务。
1 薄壁不锈钢方管的特点
经测量常用的薄壁不锈钢方管为20mm×20mm×1mm的304不锈钢，其特点为管壁太薄，增加了焊接难度，有焊接设备与材料的制约，其焊接方法与工艺直接影响焊接质量的保证。
2 可焊接薄壁不锈钢方管的方法
激光焊、等离子弧焊、焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊等。
3 分析选择理想的焊接方法与工艺
因为激光焊机和等离子弧焊机设备昂贵且复杂，焊接成本较高，这两种焊接方法不予考虑，在焊接设备普遍的焊条电弧焊和手工钨极氩弧焊两种焊接方法上展开探研，焊条电弧焊可以焊接薄壁锈钢方管，但因常用的不锈钢焊条直径最小为2.5mm，焊接1mm的不锈钢难度太大，受焊接材料的制约，焊接效率和质量都难以保证。手工钨极氩弧焊因设备普遍且设备多样化（直流氩弧焊机、交流氩弧焊机、脉冲氩弧焊机等），而且不锈钢氩弧焊丝规格齐、价格适中，氩气瓶子也向小巧化发展，移动方便，最终确定钨极氩弧焊为理想的“薄壁不锈钢方管焊接”方法。
4 確定焊接设备与焊接材料
（1）焊接设备：焊条∕氩弧两用焊机（PNE61-400）。
（2）焊丝：HOCr19Ni99。
（3）氩气：纯度99.9%。
（4）钨极：铈钨极直径1.6mm，端头磨成锥形。
（5）其他工具：角磨机、手锤等。
5 确定焊接参数
（1）焊接电源的种类和极性：采用直流正接。
（2）钨极直径与焊接电流：钨极直径应根据焊接电流大小而定，焊接电流通常根据焊件的材质、厚度来选择。钨极直径1.6mm（再细钨极学校暂没有），端头磨成锥形。焊接电流30A。
（3）电弧电压：电弧电压主要由弧长决定。电弧长度增加，容易产生未焊透的缺陷，并使保护效果变差，因此应在电弧不短路的情况下，尽量控制电弧长度，一般弧长近似等于钨极直径。
（4）焊接速度：通常是由焊工根据熔池的大小、形状和焊件熔合情况随时调节。过快的焊接速度会使气体保护氛围破坏，焊缝容易产生熔合不好和气孔;焊接速度太慢时，焊缝容易烧穿和咬边。
（5）氩气流量与喷嘴直径：喷嘴直径的大小，直接影响保护区的范围，一般根据钨极直径来选择。按生产经验，2倍的钨极直径再加上4mm即为选择的喷嘴直径。流量合适时，熔池平稳，表面明亮无渣，无氧化痕迹，焊缝成形美观;流量不合适，熔池表面有渣，焊缝表面发黑或有氧化皮。氩气的合适流量为0.8～1.2倍的喷嘴直径。
（6）喷嘴与焊件间的距离：指喷嘴端面和焊件间的距离，这个距离越小保护效果越好。所以，喷嘴距焊件间的距离应尽量小些但过小使操作、观察不便。
（7）钨极伸出长度：为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部应突出喷嘴以外，其伸出长度一般为3～4mm。
6 焊接之中，解决遇到问题
（1）焊接中遇到的问题：焊接时间稍长，填丝稍慢，接口有缝隙处，管壁被击穿，焊接进行困难。
（2）分析出现问题的原因：管壁太薄，焊接电流大。
（3）解决问题的办法：①减小焊接电流。②焊丝施焊前放在焊缝处;减小焊接电流对焊缝的热输入和电弧吹力。③改连续焊接为断续点焊，减小热输入。
（4）继续施焊的效果：①减小焊接电流，引弧困难，电弧不稳，效果不好。②方法效果有作用，采纳。但还是焊接电流有些偏大，稍有不慎就焊“漏”，焊接效率还不高。
（5）继续分析改进：钨极与焊丝没有再细的了，只有另辟蹊径了。根据多年的生产实践经验和《熔焊原理》的相关知识，决定改变焊接工艺参数，以降低焊缝的热输入，更好实施焊接。①把钨极的伸出改为钨极內缩到喷嘴里，②把5号陶瓷喷嘴改换为4号陶瓷喷嘴。
7 继续进行，完成全部焊接
在经过改变工艺参数，使焊缝的热输入变小，熔池变小，焊接操作得到有效控制，焊缝烧穿缺陷得到有效控制，焊接质量得到保证。
8 焊接完毕，检查打磨清理
焊接完毕，仔细检查每道焊缝，把多余的焊肉和毛刺用角磨机打磨光滑，直至满意为止，然后关闭焊机，收拾机具，清理场地。
9 总结分析
为什么把钨极缩到喷嘴内觉得焊接电流好像减小了，熔池的大小等都变化了呢？
其实很简单：对图1、图2两幅图对比分析，其中的奥秘便孑然醒悟。
（1）通过图1钨极的外伸与内缩氩气流对电弧约束的比较，可以看出钨极內缩后，再加上换了小直径的4号喷嘴，对熔池的冷却作用加大，使热影响区减小，熔池存在的时间变短。
（2）通过图2钨极外伸与内缩焊接电弧的横截面积对比，可以看出钨极內缩后，喷嘴到焊件之间的距离减小了，对熔池的横截面变小，同时冷却作用也加大了，使热影响区减小，熔池存在的时间变短。
参考文献
[1] 孙景荣.焊接难题解析问答[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2] 徐佩兰，石学军.焊工操作技巧与禁忌.北京：机械工业出版社，2008.
[3] 张其枢.不锈钢焊接技术[M].北京：机械工业出版社，2000.
