不锈钢焊接工艺方法主要有以下几种:药皮焊条电弧焊接、埋弧焊接、气体保护电弧焊接(TIG焊接,MIG焊接)、二氧化碳气体保护电弧焊接(MAG焊接)、等离子焊接、电子束焊接、电阻焊接、激光焊接、钎焊等。


1. 药皮焊条电弧焊接


药皮焊条电弧焊接,是在母材和焊条之间,使其产生电弧进行焊接的方法。焊接时,借助焊条药皮产生的气体和熔渣,把焊接熔池与大气隔离。因其适应性强,而被广泛采用。使用交流(AC)或直流(DC)电源,但广泛普及使用的是交流电弧焊接机。电焊条通电产生电弧,电弧分为电弧芯、电弧流、电弧焰三部分。因为在其周围形成保护气流,使电弧稳定燃烧。焊接时,尽量保持短弧,以免发生保护气流不稳定的现象。要防止空气中的氧及氮侵人。药皮焊条电弧焊接法如图6-4所示。药皮当中含有氧化物、碳酸盐、硅酸盐、氟化物、有机物和合金剂等。不锈钢药皮电弧焊条在JIS Z3221 中有所规定。


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2. 埋弧焊接


以焊丝作为电极,电极与母材之间产生电弧并不断地送敷焊药而连续进行焊接的方法,称之为埋弧焊接。这种焊接方法因其电弧肉眼看不到而获此名称。焊药依靠电弧热量成熔融焊药和熔渣,后者将熔融金属与大气隔离开来。使用大电流可以高效率地进行焊接,一般是用于中厚板的焊接,有时亦可用于薄板焊接。因为焊接过程中大约损失15%的铬,应当在焊丝和焊药中,设法补充铬的成分。埋弧焊接的原理图如图6-5所示。


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3. 气体保护电弧焊接(TIG焊接,MIG焊接)


TIG焊接是用钨(W)电极与母材之间产生电弧,用氩(Ar)气或氦(He)气将电弧与空气隔离开来,电弧将焊丝熔化完成焊接的方法。焊枪采用水冷却方式和空气冷却方式,钨电极的尺寸大小根据电流和板厚来选定。焊接机(电焊机)采用交流(AC)或直流(DC)都可以。一般情况下,不锈钢的焊接,以直流(DC)占多数。选用直流时,钨电极的消耗量少。以提高焊接效率为目的,要将焊丝连接到负极上,如图6-6所示。如果选用交流,因钨电极消耗量大而不适合于不锈钢焊接。


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 MIG焊接是用氩(Ar)或氦(He)气将电弧与空气隔离开来,同时在焊丝和母材之间产生电弧的焊接方法。与TIG焊接比较起来,因为它可使用大电流,焊枪要采用水冷却方式,焊丝直径一般的采用1.2mm,1.6mm,2.0mm等,生产效率高。MIG焊接电焊机要选用直流(DC)的,和TIG焊接相反,要将焊丝接到正极(图6-5)。


 TIG焊接和MIG焊接都能在焊接部分得到高质量的焊接接头,它容易实现自动化操作,因此广泛地应用在汽车制造行业和电机制造行业。


4. 二氧化碳气体保护电弧焊接(MAG焊接)


 对于使用二氧化碳气体将空气隔离,同时以药芯焊丝(图6-7)作为电极,在与母材之间产生电弧的焊接方法,如果将二氧化碳气体改换成氩(Ar)和二氧化碳(CO2)混合的MAG气体而进行焊接的方法称为MAG 焊接(金属极活性气体保护电弧焊)。焊丝直径大多数是采用1.2mm或1.6mm.其断面形状有敛缝形式及无缝形式。


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5. 等离子焊接


等离子焊接是在母材和钨电极之间产生电弧,利用气体冷却将电弧拉细,使在高温离子化的条件下进行焊接的方法。惰性气体的作用:一是离子化;二是起保护作用。这就是和TIG焊接的不同之处。等离子焊接可以进行熔融度较深的焊接,焊道宽度比较狭窄,热影响很小,因此适合于不锈钢的焊接。因为可以使小电流集中,使电弧易于控制,所以它亦适用于TIG焊接不可能的超薄板焊接。



6. 电子束焊接


电子束焊接是在高真空中,使用电子束发射枪将高速的电子束射向母材,利用其冲击热而进行的焊接方法。因为它是在高真空中进行操作,所以即便是和大气容易起反应的材料,也可以简单地进行焊接。由于电子束的磁透镜作用可以将其拉细,使其能量集中,所以就可以对高熔点材料以及熔融较深的部位进行焊接。电子束焊接由于可以实现电子束输出能量的准确控制,所以,广泛地应用在精密零件焊接。



7. 电阻焊接


  a. 晶间腐蚀-沿晶界产生的局部腐蚀。在焊接的热影响区,高温下铬的碳化物(Cr23C6)会在结晶粒界上析出,导致其近旁“贫铬”的部位产生选择性的腐蚀。


  b. 应力腐蚀断裂-奥氏体系列不锈钢其焊接部分的残余应力,在特定的腐蚀条件基础上,有产生应力腐蚀裂纹(SCC)的现象。


  c. 焊接缺陷与腐蚀-必须注意因为气孔、咬边等辉接缺陷会造成孔腐蚀及缝间隙腐蚀。


 d. 惰性气体保护-因为氧化皮是造成焊接部位腐蚀的原因之一,所以在焊接过程中使用氩等惰性气体使之与空气隔离。


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  利用材料的电阻作用,使电能转换成热能的焊接方法称为电阻焊接。电阻焊接中有点焊、缝焊(滚焊)、凸焊和对焊等方法。因为焊接时需要大电流,所以焊接比较薄的板材、管材及圆钢等可采用这种方法。由于不锈钢比普通钢电阻大电阻焊接容易进行。因为马氏体系列,铁素体系列不锈钢的自硬性,焊接的温度可能造成脆化,为此,有必要注意对材料及焊接条件的选择(图6-8)。



8.  激光焊接


以激光作为热源,形成聚光状态下对材料进行照射,使其局部熔融后凝固,由此接合而成焊接接头的方法,称为激光焊接。作为激光振荡器,以二氧化碳使激光振荡等称为二氧化碳激光,YAG(钇铝柘榴石)的棒状结晶使激光振荡称为YAG激光。焊接时,为了防止氧化,使用氩或氮等作为保护气体覆盖焊接金属熔池,对电弧与空气进行隔离。


9. 钎焊


使用比接合母材金属熔融点低的金属或者是将这些合金作为熔融添加剂,不使母材金属熔化而进行接合的方法称为钎焊。添加的金属称为钎料,熔融温度在450℃以上的称为“硬钎焊”,450℃以下的称为“软钎焊”。有时采用“银钎焊”以及“锡钎焊”等等。如果要求具备耐腐蚀性时,则需具有镍(Ni)成分的“银钎焊”,如果要求具备耐热性时,则以Ni-Cr系列,铜系列,银锰系列的钎料为适宜。钎焊方法分为火焰式钎焊、感应加热钎焊、电阻加热钎焊以及炉中加热钎焊等。