不锈钢的焊接工艺及设备

‍不锈钢的焊接工艺及设备

1、 不锈钢材料分类

1.1马氏体不锈钢 [   1Cr13、2Cr13、3Cr16   ]  

1.2铁素体不锈钢[1Cr17(430)、1Cr17Mo、00Cr18Mo2]

1.3奥氏体不锈钢 [ 0Cr19Ni9 (304)、0Cr18Ni8（308）、00Cr18Ni12Mo2Ti (316L)、       0Cr25Ni13（309）、 0Cr25Ni20]

1.4奥氏体+铁素体双相不锈钢 [0Cr26Ni5Mo2、2203、2205、2209]

1.5奥氏体不锈钢+低合金钢复合材料的焊接；

1.6奥氏体不锈钢与其它材料的异种钢焊接；

2、不锈钢的焊接性分析

2.1不锈钢焊接的主要工艺难度是：

〈2〉 不锈钢材料热敏感性较强，在 450--850℃温度区内停留时间稍长，焊缝及热影响区耐腐蚀性能严重下降。

〈3〉   容易发生热裂纹。

〈4〉 保护不良，高温氧化严重。

〈5〉 线膨胀系数大，产生较大的焊接变形。

2.2焊接奥氏体不锈钢要采取的工艺措施：

〈1〉 要依据母材的化学成分，严格选择焊接材料。

〈2〉 采用小电流.，快速焊接；小线能量， 减少热输入。

〈3〉 细直径焊丝、焊条，不摆动，多层多道焊。

〈4〉 焊缝及热影响区强制冷却，减少450--850℃停留时间。

〈5〉 TIG焊缝背面氩气保护。

〈6〉 与腐蚀介质接触的焊缝最后焊接。

〈7〉 焊缝及热影响区钝化处理。

2.3奥氏体不锈钢和碳钢、低合金钢焊接（异种钢焊接）要选用25—13系列的焊丝（309、309L）及焊条（奥312、奥307等）。如采用其它不锈钢焊材，在碳钢、低合金钢一侧熔合线上产生马氏体组织，会产生冷裂纹。

2.4 实心不锈钢焊丝脉冲MIG焊接时，如果采用纯氩气体保护，熔池表面张力大，焊缝成型不良，呈“驼背”焊缝形状。加1—2%的氧气（或加2.5-3.0%CO2），降低熔池表面张力，焊缝成型平整美观。

2.5 实心不锈钢焊丝MIG焊缝表面发黑的原因：

实心不锈钢焊丝MIG焊接速度较快（30—60cm/min），保护气体喷嘴已经运行到前端熔池区，焊缝还在红热高温状态，被空气氧化，表面生成氧化物，焊缝发黑。用酸洗钝化方法能够去除黑皮，恢复不锈钢原始表面颜色。

2.6实心不锈钢焊丝要用带脉冲的电源才能实现射流（射滴）过渡，无飞溅焊接。

     实心不锈钢焊丝MIG焊接时，φ1.2焊丝，当电流I≥260—280A，才能实现射流过渡；小于此值熔滴为短路过渡，飞溅较大，一般不能使用。只有使用带脉冲的MIG电源，焊机内脉冲电流大于300A，才能实现50—260A焊接电流下的脉冲射滴过渡，无飞溅焊接。

2.7 药芯不锈钢焊丝用CO2气体保护，不能用带脉冲的电源。

目前常用的药芯不锈钢焊丝（如308、316、309L等），焊丝内的焊药配方是按CO2气体保护下产生焊接化学冶金反应而研制的，所以不能用于MAG或MIG焊接；不能用带脉冲的弧焊电源。

不锈钢的焊接工艺案例

   奥氏体不锈钢的脉冲MIG焊

     母材材質：SUS304， 板厚3.0mm； 接头形式：水平搭接； 焊丝材質：ER308 φ1.2；保护气体：Ar98%+2%O2；焊接电流160--170A；电弧电压 20--21V；焊接速度：45--50cm/min；焊丝干伸长：15 mm。焊接电源：350GL3脉冲MIG/MAG焊机。

焊缝成形见下图：

脉冲MIG/MAG焊机在不锈钢行业得到广泛应用

汽车消声器材质为1.2mm板厚的铁素体不锈钢，共三层搭接，表面渗铝。焊丝为SF-409Ti金属粉药芯焊丝，焊接专机选用350GL3脉冲焊接电源，焊接电流为150--160A，电弧电压为21--22V，焊接速度40-50cm/min，使用焊机专家系统内固化的脉冲参数，能够精确控制热输入量，焊缝成形好，合格率较高。

脉冲焊机的输出特性调整：

1)脉冲频率和熔滴过渡频率相匹配的最佳状态：

    一脉一滴（脉冲频率和熔滴过渡频率一致），无飞溅或很小的飞溅。

   (2)脉冲频率和熔滴过渡频率相匹配可以用的状态：

    一脉多滴（脉冲频率低于熔滴过渡频率），也是无飞溅或很小的飞溅。

   (3) 脉冲频率和熔滴过渡频率相匹配不可用状态：

    多脉一滴（脉冲频率高于熔滴过渡频率），此时飞溅大，脉冲电弧不稳定。

（注：熔滴过渡频率与焊丝成分、混合气体比例、电流大小等因素有关）

   (4) 在半自动焊接和配专机焊接时，调整“脉冲特性”为 -8 -- -10，明显降低焊机脉冲输出频率，达到“一脉一滴”或“一脉多滴”较佳状态。