摘 要：通過(guò)改變送氣方式，研究不銹鋼焊接接頭性能的變化，優(yōu)化不銹鋼的焊接方法為了控制金屬凝固組織和提高金屬材料性能，施加脈沖電流已成為在金屬材料制備過(guò)程中的重要物理場(chǎng)技術(shù)。脈沖電流對(duì)鋁合金凝固組織具有顯著的細(xì)化作用， 且脈沖電流頻率的高低對(duì)其凝固組織將產(chǎn)生重要影響，在一定頻率范圍內(nèi)，脈沖電流頻率越高，晶粒細(xì)化作用越明顯類似地， 在鋁合金變極性電弧焊接過(guò)程中引入高頻脈沖方波電流的復(fù)合作用。

關(guān)鍵詞：脈動(dòng)送氣；不銹鋼；表面堆焊；

中圖分類號(hào)：P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-12-00-02

一、課題主要研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案

本課題主要研究?jī)?nèi)容：采用不同保護(hù)氣體氣流量與不同工藝參數(shù)通過(guò)表面堆焊焊接不銹鋼，研究焊接工藝參數(shù)、保護(hù)氣體氣流量大小與保護(hù)氣體的提供方式對(duì)焊接接頭工藝特性與接頭組織性能的影響。尋找最佳的焊接工藝參數(shù)，并在最佳工藝參數(shù)的條件下比較直接送氣與脈動(dòng)送氣提供保護(hù)氣體的區(qū)別。

具體試驗(yàn)方案如下：在氣體流量不變的情況下分別采用脈動(dòng)送氣與直接送氣兩種氣體供應(yīng)方式。所得的兩組試樣分別進(jìn)行焊縫熔深與熔寬測(cè)試、金相組織測(cè)試、X射線探傷測(cè)試、硬度測(cè)試以及拉伸測(cè)試。最終確定脈動(dòng)送氣方法對(duì)不銹鋼焊接工藝與接頭組織性能的影響。

二、實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)中使用的實(shí)驗(yàn)材料主要有不銹鋼板、焊絲、化學(xué)試劑。

（一）不銹鋼板。不銹鋼牌號(hào)為304，板厚分為3mm、6mm兩種。其成分如表1-1：

（二）不銹鋼焊絲。不銹鋼焊絲牌號(hào)為ER304，焊絲直接是1.2mm。其成分如表2-1：

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）脈動(dòng)送氣方式對(duì)焊縫熔深及熔寬的影響

從表中數(shù)據(jù)我們可以看出，在使用氬氣作為保護(hù)氣體時(shí)相同氣體流量下脈動(dòng)送氣試樣與直接送氣試樣相比，焊縫的熔深增加了、熔寬減小了。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明在使用氬氣作為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼時(shí)，使用小線能量焊接不銹鋼薄板時(shí)使用脈動(dòng)送氣方式能在相同的焊接參數(shù)條件下增加焊縫的熔深、獲得更好的焊接效果。

從表中的數(shù)據(jù)我們可以看出，在使用氬氣作為保護(hù)氣體時(shí)相同氣體流量下脈動(dòng)送氣試樣與直接送氣試樣相比，焊縫熔深增加了、同時(shí)熔寬減小了。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明在使用氬氣作為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼時(shí)，使用大線能量焊接不銹鋼厚板，使用脈動(dòng)送氣方式能在相同的焊接參數(shù)條件下增加焊縫的熔深，焊接效果更好。

（二）氣孔以及其它缺陷的分析。氣孔的分析是通過(guò)X射線照相法探傷進(jìn)行的，由于實(shí)驗(yàn)條件有限，我們只對(duì)厚板（大線能量）的對(duì)接試樣進(jìn)行了探傷。

根據(jù)以上檢測(cè)條件與工藝參數(shù)對(duì)探傷脈動(dòng)送氣試樣與探傷連續(xù)送氣試樣進(jìn)行X射線檢測(cè)測(cè)試合格等級(jí)均達(dá)到II級(jí)，屬于合格焊件。

焊縫中氣孔的形成是冶金過(guò)程，它由氣泡的生核、長(zhǎng)大和上浮三個(gè)階段組成。當(dāng)液態(tài)金屬中有過(guò)飽和的氣體，熔池中存在大量現(xiàn)成表面時(shí)，氣泡的生核就比較容易。當(dāng)氣泡內(nèi)部的壓力大于阻礙氣泡長(zhǎng)大的外界壓力時(shí)，氣泡就要長(zhǎng)大，并趨向外逸，那些沒(méi)有逸出的氣泡最終形成氣孔。當(dāng)使用脈動(dòng)送氣代替直接送氣時(shí)，由于保護(hù)氣體以脈動(dòng)的形式供應(yīng)，在焊接過(guò)程中會(huì)對(duì)熔池有一個(gè)形成一個(gè)沖擊力，這個(gè)沖擊力對(duì)熔池有一個(gè)沖擊攪拌的作用，能促進(jìn)氣泡從熔池中逸出。所以我們對(duì)比探傷2號(hào)試樣與探傷8號(hào)試樣，發(fā)現(xiàn)前者氣孔較少。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明在使用氬氣作為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼時(shí)，脈動(dòng)送氣方式有抑制氣孔的效果。

（三）焊縫成形的分析。焊縫成形分析的主要內(nèi)容是對(duì)比薄板、厚板在使用脈動(dòng)送氣裝置前后焊縫成形外觀與成形系數(shù)的比較。

在一定范圍內(nèi)，成形系數(shù)小的焊縫具有更好的焊縫成形。從上表中的數(shù)據(jù)我們可以分析得出，無(wú)論是薄板（小線能量）還是厚板（大線能量）在相同的焊接參數(shù)與保護(hù)氣體流量的條件下，使用脈動(dòng)送氣提供保護(hù)的試樣成形系數(shù)均小于直接送氣提供保護(hù)的試樣。這說(shuō)明在使用氬氣作為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼時(shí)，使用脈動(dòng)送氣提供氣體保護(hù)可以優(yōu)化焊縫的成形。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（一）在使用氬氣為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼的過(guò)程中，采用脈動(dòng)送氣方式對(duì)焊縫的氣體保護(hù)效果沒(méi)有明顯影響。

（二）在使用氬氣為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼的過(guò)程中，采用脈動(dòng)送氣方式可以提高焊縫的熔深并在一定范圍內(nèi)減小焊縫成形系數(shù)，獲得更好的焊接質(zhì)量與焊縫成形。

（三）在使用氬氣作為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼時(shí)，脈動(dòng)送氣方式有抑制氣孔的效果。

（四）使用氬氣作為保護(hù)氣體MIG焊焊接不銹鋼時(shí)，保護(hù)氣體采用脈動(dòng)送氣方式會(huì)降低焊接接頭的強(qiáng)度。

五、結(jié)語(yǔ)

焊接生產(chǎn)中，對(duì)薄板、熱敏感材料結(jié)構(gòu)、小直徑管等易變形結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，采用普通焊接方法及設(shè)備極易產(chǎn)生不可矯正的焊接變形。如果在焊接的過(guò)程中采用脈沖電流進(jìn)行焊接，由于焊接過(guò)存在基本和脈沖兩種大小不同的電流，所以整個(gè)焊接過(guò)程平均電流值較低，產(chǎn)熱總量少，不但能減小焊接熱影響區(qū)，使焊接變形得到有效控制，而且能在較少的總產(chǎn)熱量情況下增大峰值電流促進(jìn)形成穩(wěn)定的熔滴過(guò)渡同時(shí)縮小和冷卻熔池，有利于易變形結(jié)構(gòu) 的焊接同時(shí)十分有利于全位置焊接。