ステンレス鋼板の手動タングステン不活性ガスアーク溶接

 

【要約】タングステン不活性ガス溶接は、現代の工業生産において非常に重要な溶接方法です。ステンレス鋼板溶接池の応力と薄板の溶接変形を解析し，ステンレス鋼薄板の手動タングステンイナートガス溶接の溶接プロセスの要点と実用化について紹介した。

導入

現代の製造業の絶え間ない発展に伴い、ステンレス鋼薄板は防衛、航空、化学産業、エレクトロニクスなどの産業で広く使用されており、1〜3mmのステンレス鋼薄板の溶接も増加しています。したがって、ステンレス鋼薄板溶接の本質的なプロセスを習得することが非常に必要です。

タングステンイナートガス溶接（TIG）はパルスアークを使用します。パルスアークは、低入熱、集中熱、小さな熱影響部、小さな溶接変形、均一な入熱、およびラインエネルギーのより優れた制御という特徴を備えています。保護空気流には溶接中の冷却効果があり、溶融池の表面温度を低下させ、溶融池の表面張力を増加させることができます。 TIGは操作が簡単で、溶融池の状態が観察しやすく、溶接部が緻密で、機械的性質が良好で、美しい表面形状が得られます。現在、TIGはステンレス薄板の溶接を中心に様々な業界で広く使用されています。

1. タングステン不活性ガス溶接の技術的要点

1.1 タングステン不活性ガス溶接機の選定と電源極性

TIG は DC パルスと AC パルスに分けることができます。直流パルスTIGは主に鋼、軟鋼、耐熱鋼などの溶接に使用され、交流パルスTIGは主にアルミニウム、マグネシウム、銅およびその合金などの軽金属の溶接に使用されます。 AC パルスと DC パルスの両方で急峻な降下特性の電源を使用します。ステンレス薄板のTIG溶接は通常DCプラス接続が使用されます。

1.2 手動タングステン不活性ガス溶接の技術的要点

1.2.1 アークの開始

アークスタートには、非接触アークスタートと接触短絡アークスタートの 2 つの形式があります。前者は電極とワークの間に接触がないため、直流溶​​接と交流溶接の両方に適していますが、後者は直流溶接のみに適しています。アークを開始するために短絡法を使用する場合、タングステンのクランプやワークピースとの付着が発生しやすく、アークがすぐに安定せず、アークが発生しやすいため、アークを溶接部上で直接開始しないでください。母材を突き破る。したがって、アーク開始プレートを使用する必要があります。銅板をアーク開始点の隣に配置する必要があります。最初にアークを開始し、次に溶接する部品に移動する前にタングステン電極ヘッドを特定の温度に加熱する必要があります。実際の生産では、TIG はアーク スターターを使用してアークを開始することがよくあります。高周波電流または高電圧パルス電流の作用下で、アルゴンガスがイオン化され、アークが開始されます。

1.2.2 位置決め溶接

位置決め溶接の際、溶接ワイヤは一般的に使用される溶接ワイヤよりも細い必要があります。スポット溶接中は温度が低く冷却が早いため、アークの滞留時間が長くなり、焼き付きやすくなります。スポット定位置溶接を行う場合は、スポット溶接部に溶接ワイヤを置き、アークが安定してから溶接ワイヤに移動させてください。溶接ワイヤが溶けて両側の母材と融合した後、アークはすぐに停止します。

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1.2.3 通常の溶接

通常のTIGでステンレス板を溶接する場合、電流は小さい値となります。ただし、電流が20A未満の場合、アークドリフトが発生しやすく、陰極点温度が非常に高くなるため、溶接部の加熱・燃焼が発生し、電子放出条件が悪化して陰極点が連続的にジャンプする可能性があります。となり、正常な溶接を維持することが困難になります。パルスTIGを使用すると、ピーク電流によりアークが安定し、指向性が良くなり、母材の溶融と形成が容易になり、周期的に交互に切り替わることで溶接プロセスがスムーズに進行し、溶接が得られます。優れた性能、美しい外観、重なり合う溶融池を備えています。

2. ステンレス鋼板の溶接性解析

ステンレス鋼板の物性や板形状は溶接の品質に直接影響します。ステンレス鋼板は熱伝導率が小さく、線膨張係数が大きい。溶接温度が急激に変化すると、発生する熱応力が大きくなり、溶け落ち、アンダーカット、波形変形が発生しやすくなります。ステンレス鋼板の溶接は平板突合せ溶接が主流です。溶融池は主に、アーク力、溶融池金属の重力、および溶融池金属の表面張力の影響を受ける。溶融池金属の体積、質量、溶融幅が一定の場合、溶融池の深さはアークの大きさに依存します。溶融深さとアーク力は溶接電流に関係し、溶融幅はアーク電圧によって決まります。

溶融池の体積が大きいほど、表面張力は大きくなります。表面張力がアーク力と溶融池金属の重力のバランスを保つことができない場合、溶融池が焼き切れてしまいます。さらに、溶接プロセス中に溶接部が局所的に加熱および冷却されるため、不均一な応力と歪みが発生します。溶接部の長手方向の短縮により、薄板端部に一定以上の応力が発生すると、波状変形がさらに大きくなり、ワークの外観品質に影響を与えます。同じ溶接方法とプロセスパラメータの下で、異なる形状のタングステン電極を使用して溶接接合部への入熱を低減すると、溶接の溶け落ちやワークピースの変形などの問題を解決できます。

3. ステンレス鋼板溶接における手動タングステン不活性ガス溶接の適用

3.1 溶接原理

タングステン不活性ガス溶接は、安定したアークと集中した熱を備えたオープンアーク溶接です。不活性ガス（アルゴン）の保護下では、溶接池は純粋であり、溶接品質は良好です。しかし、ステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス鋼を溶接する場合は、溶接部の裏側も保護する必要があります。保護しないと深刻な酸化が発生し、溶接部の形成や溶接の性能に影響を及ぼします。

3.2 溶接特性

ステンレス鋼板の溶接には次のような特徴があります。

1) ステンレス板は熱伝導率が悪く、直接焼き付きやすいです。

2）溶接時に溶接ワイヤーが不要で母材を直接溶融します。

したがって、ステンレス鋼板の溶接の品質は、作業者、設備、材料、施工方法、溶接時の外部環境、検出などの要素と密接に関係しています。

ステンレス鋼板の溶接工程では、溶接材料は必要ありませんが、アルゴンガスの純度、流量、アルゴン流通時間、そしてタングステン電極などの材料は比較的高いものが要求されます。

1) アルゴン

アルゴンは不活性ガスであり、他の金属材料やガスと反応しにくいです。ガス流による冷却効果があるため、溶接部の熱影響部が小さく、溶接部の変形が小さくなります。タングステン不活性ガスアーク溶接に最適なシールドガスです。アルゴンの純度は 99.99% 以上である必要があります。アルゴンは主に溶融池を効果的に保護し、溶接中の空気による溶融池の浸食や酸化の発生を防ぎ、溶接領域を空気から効果的に隔離して、溶接領域を保護し、溶接性能を向上させるために使用されます。

2) タングステン電極

タングステン電極の表面は滑らかで、端は鋭く、同心度は良好である必要があります。このようにして、高周波アークは良好で、アークの安定性は良好で、溶融深さは深く、溶融池は安定したままであり、溶接は良好に形成され、溶接品質は良好である。タングステン電極の表面が焼けたり、表面に汚染物質、亀裂、引け穴などの欠陥がある場合、溶接中に高周波アークが開始しにくくなり、アークが不安定になり、アークがドリフトし、溶接が困難になります。溶融池が分散し、表面が拡大し、溶解深さが浅くなり、溶接の形成が不十分になり、溶接品質が低下します。

4. 結論

1) タングステン不活性ガスアーク溶接は安定性が良く、タングステン電極の形状の違いはステンレス鋼薄板の溶接品質に大きな影響を与えます。

2）フラットトップコーンエンドタングステン不活性電極溶接は、片面溶接の両面形成率を向上させ、溶接熱影響部を減らし、溶接を美しくし、優れた総合的な機械的特性を備えています。

3) 正しい溶接方法を使用することで、溶接欠陥を効果的に防止できます。