焊接工艺与操作技术

焊接工艺与操作

1.焊前清理

镍及镍基耐蚀合金焊丝和焊件表面上的漆、油脂、标记用的蜡笔或墨水、切削液等，由于常含有硫、铅、磷等杂质和某些低熔点元素，能引起焊缝产生热裂纹，水分则能导致焊缝产生气孔。因此，焊前须将焊丝和焊件坡口及其两侧各50mm的范围进行仔细清理。对于油脂、车间污物可用蒸汽脱脂或用丙酮及其他无毒溶液去除；对于不溶于脱脂剂的漆和其他杂物，可用氯甲烷、碱等清洗剂或特殊专用的合成剂清洗；标记墨水一般可用甲醇清除；被压入焊件表面的杂物，可用磨削、喷丸或用体积分数为10%的盐酸溶液清洗，并用清水洗净。

此外，镍及镍基合金表面的氧化膜熔点高达2090℃，能导致焊缝产生夹渣，甚至影响正常焊接过程的进行，因此也必须清除。

化学清洗法是将焊丝、焊件先在质量分数为10%的氢氧化钠溶液中擦洗10min，用冷水冲洗掉碱液，然后放进质量分数为：硝酸5%、盐酸40%和硫酸10%的水溶液中浸泡5～10min（溶液温度为50℃），再用热水漂洗，冷水冲洗，吹干。

机械方法是用砂轮进行打磨，然后用丙酮擦洗干净。这种方法适用于对质量要求不高的场合。

2.坡口

镍及镍合金采用钨极氩弧焊时的对接接头应选用图4-34所示的坡口形式与尺寸。

图4-34　镍及镍合金钨极氩弧焊时的坡口形式

对接接头中，厚度小于2.4mm板对接时开Ⅰ形坡口；厚度大于2.4mm时必须采用V形、U形或J形坡口，还须配用衬垫或用TIG焊打底。厚度大于9.6mm的板，应采用双面V形或双面U形坡口。相同厚度的T形接头必须采用坡口面45°的单边V形坡口。T形接头的J形坡口根部半径至少为20mm，坡口角度大致为15°。

3.填充焊丝

镍及镍合金焊丝选用见表4-34。

表4-34　镍及镍合金焊丝选用

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4.操作技巧

（1）焊接电源一般均采用直流电源，正极性接法，高频引弧以及电流衰减收弧。

（2）氩气和氦气均可作保护气体。钨极氩弧焊时氩气中加入少量氢气（体积分数约5%）适于单道焊接。

（3）钨极的顶部可磨成尖头，尖部直径约为0.4mm，夹角30°～60°，保证电弧稳定与足够的熔深。钨极如与熔池接触，尖端会污染，必须磨掉。

（4）焊丝直径的大小应根据被焊件厚度选取。

（5）镍基合金中的多数合金元素对氧的亲和力很大，如果因气体保护不良而引起氧化烧损时，则会严重地降低合金接头的使用性能；同时氧化生成的氧化物还会损害焊缝金属的性能，降低液体金属的流动性，使焊缝成形不光洁，甚至还可产生气孔缺陷。因此，在焊接过程中焊丝加热端与熔池必须处于气体保护状态，单面熔透焊时背面要用带凹槽的铜衬垫，并通以保护气，使焊缝正、反面得到充分的保护。为加强焊接区的保护效果，也可在焊嘴后侧加一辅助输送保护气的拖罩。

（6）在氩弧焊的热循环作用下焊缝和热影响区基体金属易发生过热倾向，促进晶粒长大，从而降低接头的高温塑性、疲劳强度和耐腐蚀性能。因此，在确定焊接参数时应尽量选择较小的热输入（即小电流、高焊速）；应用尽可能短的电弧长度施焊，焊枪不要做横向摆动。

（7）焊接速度应按板材的厚度确定，以保证足够的熔深、焊缝宽度和焊缝的致密性。焊接速度过高或过低都会造成焊缝出现气孔等缺陷。

（8）多层焊时采用窄焊道并控制层间温度，层间温度控制在60℃以下，防止热影响区金属经受高温作用的时间过长而引起晶粒粗化。表4-35为纯镍及镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接参数。

（9）多层焊时采用窄焊道，层间温度不宜过高，以防止热影响区金属经受高温作用的时间延长，而引起晶粒粗化。多层焊时应逐层进行清理。

（10）较薄的板材或管子宜采用钨极脉冲氩弧焊接法。由于脉冲断续通电，可细化焊缝晶粒，减少过热程度，并降低热裂缝倾向和改善机械性能。

表4-35　纯镍和镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接规范参数

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注：采用直流电源正极性接法。