焊工操作手法对不锈钢薄板角焊缝质量的影响

针对不锈钢薄板常用的两种焊接手法——直线法和直线往复法，在同一工况条件下进行焊接，对比分析两种操作手法应用于不锈钢薄板焊接的差别，通过对比试验确定适合于不锈钢薄板焊接的操作方法，以引导焊工采取科学正确的操作手法。

小电流、快速焊是不锈钢焊接的基本工艺要求，针对不同位置、不同接头类型的焊缝，其焊接特性和焊缝成形的特点不同。相同规范参数条件下，采取何种焊机运动方式更有利于保证焊缝质量、减少变形，目前国内外对此研究还较少。本研究针对不锈钢薄板常用的两种焊接手法———直线法和直线往复法在同一工况条件下进行焊接，对比分析两种操作手法应用于不锈钢薄板焊接的差别，通过对比试验确定适合于不锈钢薄板焊接的操作方法，其目的是引导焊工采取科学、正确的操作手法。

1试验方法确定

针对厚度1．5mm不锈钢薄板平角接接头进行试验，试验材料均采用轨道车辆上常用的不锈钢薄板1．5mm厚的SUS301L－MT。试验设定两组，分别比较无脉冲、单脉冲和双脉冲三种模式下的直线法和直线往复法在焊缝成形和焊接变形的差别。每组试验在同一参数条件下进行焊接，实验参数如表1所示。

2试验结果对比分析

2．1平角接接头无脉冲模式对比试验

采用无脉冲模式焊接不锈钢，焊接飞溅较大，焊缝成形突起且不均匀，不适于不锈钢外露表面的焊接。但直线往复法较直线法焊道更窄，焊接热输入量更小。无脉冲模式直线法与直线往复法角焊缝外观对比如图1所示。

2．2平角接接头单脉冲模式对比试验

采用单脉冲模式焊接不锈钢薄板角接接头，焊缝平滑均匀，飞溅很少，是理想的电弧形式。但直线法和直线往复法在焊缝质量和变形方面有显著差别。

2．2．1单脉冲直线法焊接不锈钢角焊缝存在问题

(1)焊机角度40°保证焊缝成形对称。因为焊缝质量随焊机角度变化敏感，若要获得均匀、美观的焊缝，焊工手持焊机要保持稳定，焊工劳动强度较直线往复法大。(2)焊接速度提升空间不大。1．5mm厚不锈钢板平角焊最快速度达330mm／min，因为从焊工操作角度考虑，焊机在焊路上无短暂预热，焊接速度提高很快，会造成未熔合、焊缝脱节等焊接缺陷，加之该焊法对焊机的角度、位置要求较高，焊工难以快速、均匀运条，因此焊接速度难以快速提高。(3)焊缝正面呈现黑色，热影响区较宽，焊缝背面局部呈现下塌，说明焊接线能量较大，焊缝组织被破坏，影响不锈钢焊缝的强度和耐腐蚀性。(4)焊后变形较大。单脉冲直线法角焊缝外观如图2所示。

2．2．2单脉冲直线往复法焊接不锈钢角焊缝的优点

(1)焊机角度要求较为宽松。因为焊缝成形随焊机角度变化没有直线法敏感，焊工劳动强度降低。(2)焊接速度提升空间大，1．5mm厚不锈钢板角接焊接速度可达430mm／min，焊角只有3．5mm，焊宽5mm，大大降低了焊接热输入量，从而减少了焊接变形。(3)焊缝正面呈金黄色，热影响区较窄，焊接飞溅少，焊缝背面无塌陷，说明焊接线能量较小，焊缝组织良好，保证了不锈钢焊缝的强度和耐腐蚀性。(4)焊接变形小，几乎无变形。单脉冲直线往复法角焊缝外观如图3所示。

2．3两种手法的焊接变形比较分析

采用直线往复法(试件编号：SW2－F－1)与直线法(试件编号：SZ2－F)焊后变形的宏观对比图片如图4所示，两种手法采用的焊接参数相同，焊缝成形都均匀美观。图中左侧为采用直线往复法进行焊接的试件，焊道较窄，焊接变形很小；右侧为采用直线法进行焊接的试件，焊道较宽，焊后的波浪变形严重。因此如果从减少不锈钢变形的角度，也应优先选用直线往复法焊接不锈钢角焊缝。

为进一步减少焊接热输入，实现不锈钢的快速焊接，将焊接速度提高到极限状态，达到480mm／min，焊道可更窄，如图5所示。经测量：焊角仅为3mm，焊宽4mm，焊接热输入量更低，焊接变形更小，但焊缝成形均匀性变差。因此综合考虑变形控制和焊缝成形两方面因素，理想的焊接速度为430mm／min。

为改善焊缝成形，合理分配焊接热量，可采用对焊接手法要求较高的直线大往复法进行焊接，焊缝成形均匀、美观，如图6所示。采用该操作手法焊接速度提高空间不大，1．5mm厚不锈钢板平角焊最快速度达375mm／min，因此焊接效率偏低。鉴于以上特点，该操作手法建议在要求外观的非打磨工件上可考虑采用。

2．4平角接接头双脉冲模式试验

采用双脉冲模式焊接不锈钢薄板，简化了运条方式，将直线往复手法简化为直线法，因此双脉冲模式下操作手法只能选用直线法。焊接热输入量较单脉冲直线小，但实际焊接效果不如单脉冲直线往复法，如图7所示。对于习惯于采用直线法焊接的焊工可采用此种脉冲形式。

3结论与展望

(1)在较小焊接电流下，采用单脉冲形式焊接不锈钢薄板电弧可稳定燃烧，获得无飞溅，成形均匀、美观的焊缝。

(2)不锈钢焊接对焊工的操作手法要求细腻，经过试验验证，选用直线往复法焊接不锈钢薄板平角接接头，焊接热输入量小，焊缝质量好，焊接效率高，焊接变形小。