不銹鋼焊接工藝方法主要有以下幾種:藥皮焊條電弧焊接、埋弧焊接、氣體保護(hù)電弧焊接(TIG焊接,MIG焊接)、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊接(MAG焊接)、等離子焊接、電子束焊接、電阻焊接、激光焊接、釬焊等。
1. 藥皮焊條電弧焊接
藥皮焊條電弧焊接,是在母材和焊條之間,使其產(chǎn)生電弧進(jìn)行焊接的方法。焊接時(shí),借助焊條藥皮產(chǎn)生的氣體和熔渣,把焊接熔池與大氣隔離。因其適應(yīng)性強(qiáng),而被廣泛采用。使用交流(AC)或直流(DC)電源,但廣泛普及使用的是交流電弧焊接機(jī)。電焊條通電產(chǎn)生電弧,電弧分為電弧芯、電弧流、電弧焰三部分。因?yàn)樵谄渲車纬杀Wo(hù)氣流,使電弧穩(wěn)定燃燒。焊接時(shí),盡量保持短弧,以免發(fā)生保護(hù)氣流不穩(wěn)定的現(xiàn)象。要防止空氣中的氧及氮侵人。藥皮焊條電弧焊接法如圖6-4所示。藥皮當(dāng)中含有氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、氟化物、有機(jī)物和合金劑等。不銹鋼藥皮電弧焊條在JIS Z3221 中有所規(guī)定。
2. 埋弧焊接
以焊絲作為電極,電極與母材之間產(chǎn)生電弧并不斷地送敷焊藥而連續(xù)進(jìn)行焊接的方法,稱之為埋弧焊接。這種焊接方法因其電弧肉眼看不到而獲此名稱。焊藥依靠電弧熱量成熔融焊藥和熔渣,后者將熔融金屬與大氣隔離開(kāi)來(lái)。使用大電流可以高效率地進(jìn)行焊接,一般是用于中厚板的焊接,有時(shí)亦可用于薄板焊接。因?yàn)楹附舆^(guò)程中大約損失15%的鉻,應(yīng)當(dāng)在焊絲和焊藥中,設(shè)法補(bǔ)充鉻的成分。埋弧焊接的原理圖如圖6-5所示。
3. 氣體保護(hù)電弧焊接(TIG焊接,MIG焊接)
TIG焊接是用鎢(W)電極與母材之間產(chǎn)生電弧,用氬(Ar)氣或氦(He)氣將電弧與空氣隔離開(kāi)來(lái),電弧將焊絲熔化完成焊接的方法。焊槍采用水冷卻方式和空氣冷卻方式,鎢電極的尺寸大小根據(jù)電流和板厚來(lái)選定。焊接機(jī)(電焊機(jī))采用交流(AC)或直流(DC)都可以。一般情況下,不銹鋼的焊接,以直流(DC)占多數(shù)。選用直流時(shí),鎢電極的消耗量少。以提高焊接效率為目的,要將焊絲連接到負(fù)極上,如圖6-6所示。如果選用交流,因鎢電極消耗量大而不適合于不銹鋼焊接。
MIG焊接是用氬(Ar)或氦(He)氣將電弧與空氣隔離開(kāi)來(lái),同時(shí)在焊絲和母材之間產(chǎn)生電弧的焊接方法。與TIG焊接比較起來(lái),因?yàn)樗墒褂么箅娏?,焊槍要采用水冷卻方式,焊絲直徑一般的采用1.2mm,1.6mm,2.0mm等,生產(chǎn)效率高。MIG焊接電焊機(jī)要選用直流(DC)的,和TIG焊接相反,要將焊絲接到正極(圖6-5)。
TIG焊接和MIG焊接都能在焊接部分得到高質(zhì)量的焊接接頭,它容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,因此廣泛地應(yīng)用在汽車制造行業(yè)和電機(jī)制造行業(yè)。
4. 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊接(MAG焊接)
對(duì)于使用二氧化碳?xì)怏w將空氣隔離,同時(shí)以藥芯焊絲(圖6-7)作為電極,在與母材之間產(chǎn)生電弧的焊接方法,如果將二氧化碳?xì)怏w改換成氬(Ar)和二氧化碳(CO2)混合的MAG氣體而進(jìn)行焊接的方法稱為MAG 焊接(金屬極活性氣體保護(hù)電弧焊)。焊絲直徑大多數(shù)是采用1.2mm或1.6mm.其斷面形狀有斂縫形式及無(wú)縫形式。
5. 等離子焊接
等離子焊接是在母材和鎢電極之間產(chǎn)生電弧,利用氣體冷卻將電弧拉細(xì),使在高溫離子化的條件下進(jìn)行焊接的方法。惰性氣體的作用:一是離子化;二是起保護(hù)作用。這就是和TIG焊接的不同之處。等離子焊接可以進(jìn)行熔融度較深的焊接,焊道寬度比較狹窄,熱影響很小,因此適合于不銹鋼的焊接。因?yàn)榭梢允剐‰娏骷?,使電弧易于控制,所以它亦適用于TIG焊接不可能的超薄板焊接。
6. 電子束焊接
電子束焊接是在高真空中,使用電子束發(fā)射槍將高速的電子束射向母材,利用其沖擊熱而進(jìn)行的焊接方法。因?yàn)樗窃诟哒婵罩羞M(jìn)行操作,所以即便是和大氣容易起反應(yīng)的材料,也可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行焊接。由于電子束的磁透鏡作用可以將其拉細(xì),使其能量集中,所以就可以對(duì)高熔點(diǎn)材料以及熔融較深的部位進(jìn)行焊接。電子束焊接由于可以實(shí)現(xiàn)電子束輸出能量的準(zhǔn)確控制,所以,廣泛地應(yīng)用在精密零件焊接。
7. 電阻焊接
a. 晶間腐蝕-沿晶界產(chǎn)生的局部腐蝕。在焊接的熱影響區(qū),高溫下鉻的碳化物(Cr23C6)會(huì)在結(jié)晶粒界上析出,導(dǎo)致其近旁“貧鉻”的部位產(chǎn)生選擇性的腐蝕。
b. 應(yīng)力腐蝕斷裂-奧氏體系列不銹鋼其焊接部分的殘余應(yīng)力,在特定的腐蝕條件基礎(chǔ)上,有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC)的現(xiàn)象。
c. 焊接缺陷與腐蝕-必須注意因?yàn)闅饪?、咬邊等輝接缺陷會(huì)造成孔腐蝕及縫間隙腐蝕。
d. 惰性氣體保護(hù)-因?yàn)檠趸な窃斐珊附硬课桓g的原因之一,所以在焊接過(guò)程中使用氬等惰性氣體使之與空氣隔離。
利用材料的電阻作用,使電能轉(zhuǎn)換成熱能的焊接方法稱為電阻焊接。電阻焊接中有點(diǎn)焊、縫焊(滾焊)、凸焊和對(duì)焊等方法。因?yàn)楹附訒r(shí)需要大電流,所以焊接比較薄的板材、管材及圓鋼等可采用這種方法。由于不銹鋼比普通鋼電阻大電阻焊接容易進(jìn)行。因?yàn)轳R氏體系列,鐵素體系列不銹鋼的自硬性,焊接的溫度可能造成脆化,為此,有必要注意對(duì)材料及焊接條件的選擇(圖6-8)。
8. 激光焊接
以激光作為熱源,形成聚光狀態(tài)下對(duì)材料進(jìn)行照射,使其局部熔融后凝固,由此接合而成焊接接頭的方法,稱為激光焊接。作為激光振蕩器,以二氧化碳使激光振蕩等稱為二氧化碳激光,YAG(釔鋁柘榴石)的棒狀結(jié)晶使激光振蕩稱為YAG激光。焊接時(shí),為了防止氧化,使用氬或氮等作為保護(hù)氣體覆蓋焊接金屬熔池,對(duì)電弧與空氣進(jìn)行隔離。
9. 釬焊
使用比接合母材金屬熔融點(diǎn)低的金屬或者是將這些合金作為熔融添加劑,不使母材金屬熔化而進(jìn)行接合的方法稱為釬焊。添加的金屬稱為釬料,熔融溫度在450℃以上的稱為“硬釬焊”,450℃以下的稱為“軟釬焊”。有時(shí)采用“銀釬焊”以及“錫釬焊”等等。如果要求具備耐腐蝕性時(shí),則需具有鎳(Ni)成分的“銀釬焊”,如果要求具備耐熱性時(shí),則以Ni-Cr系列,銅系列,銀錳系列的釬料為適宜。釬焊方法分為火焰式釬焊、感應(yīng)加熱釬焊、電阻加熱釬焊以及爐中加熱釬焊等。