硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的因及解决措施

EileenBret

摘 要：分析硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的原因，并研究解决方案。结果表明：硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因是硅钢片涂层中的有机物分解产生气孔。采用钨极氩弧焊可有效减少焊接过程中气孔产生的倾向。
关键词：硅钢片； 不锈钢； 焊条电弧焊； 钨极氩弧焊； 气孔； 有机涂层
硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.5～4.5%。最近在公司一个供电电抗器铁心的工艺制造中，要求对硅钢片与奥氏体不锈钢进行焊接，在验证中发现硅钢片与不锈钢在焊接过程中易产生焊接气孔缺陷。轨道牵引产品是公司主营产品，硅钢片为最常用的基本材料，所以研究硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的原因及解决方法，对保证公司产品质量和设计产品工艺有十分重要的意义。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
硅钢片选择的是武钢35WW360的硅钢片，不锈钢材料选择的是1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢。试件规格见表1。焊接过程中采用的是φ3.2的A312不锈钢焊条，A312是钛钙型药皮的不锈钢焊条。母材与焊条的化学成分见表2[1]。
1.2 试验方法
硅钢片与不锈钢焊接试验采用手工电弧焊焊接方法，接头形式为角接接头。焊接前对硅钢片与不锈钢焊接试板待焊处20mm表面清理干净，进行机械打磨去除铁锈、氧化皮等杂质。并用酒精进行擦洗，去除表面的有机杂质。焊条按照焊接工艺规范进行烘干。焊接过程中适当摆条利于熔池中气体的溢出。
2 硅钢片与不锈钢焊接气孔产生原因及解决方法
2.1 硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生原因
焊接后发现焊缝表面存在焊接气孔缺陷，且多组试件均存在。
2.1.1 润滑剂的原因
跟踪硅钢片加工时发现在剪冲时有少量润滑剂残留在硅钢片的表面，初步分析这些残余物在焊接时受到加热的作用外渗有产生焊接气孔的倾向。
2.1.2 硅钢片涂层的原因
为满足硅钢片的耐蚀、绝缘等性能，硅钢片的表面附有涂层，主要包括无机涂层、半无机涂层和有机涂层三大类，其中无机涂层具有最好的焊接性。公司产品供电电抗器铁心所用硅钢片是半无机涂层。这种半无机涂层的硅钢片具有良好的剪冲加工性和防腐性。但是在焊接过程中树脂的挥发可产生过多的气孔 [2]。
所以硅钢片表面涂层中的树脂焊接时分解是硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因。
2.2 硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔的解决方法
钨极氩弧焊中钨电极与母材间产生的电弧在惰性气氛中极为稳定，氩气同样起到保护熔池的作用。焊接速度低，熔池存在的时间长，配合适当摆条可使产生的气体有效溢出。所以选用钨极氩弧焊进行焊接，焊丝为ER-309L。下图为钨极氩弧焊焊接硅钢片与不锈钢焊缝表面。结果表明采用钨极氩弧焊可解决硅钢片与不锈钢焊接过程中产生焊接气孔问题。
3 结论
（1）硅钢片涂层中有机物焊接时产生大量气体来不及溢出是硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因。硅钢片剪冲后残留在表面的少量有机润滑剂也有产生焊接气孔的倾向，建议剪冲后、叠片前清理干净，并进行焊前预热。
（2）选用钨极氩弧焊焊接硅钢片与不锈钢可解决焊接气孔的问题，小批量生产时可采用。
参考文献：
[1]丁启湛，丁成钢.不锈钢的焊接[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]冷轧硅钢片涂层绝缘性，http：//wenku.baidu.com/view/86a26a47a8956bec0975e364.html
[3]李亚江.焊接缺陷分析与对策[M].北京：化学工业出版社，2011.
作者简介：陈方遒（1971—），男，湖南长沙人，本科，助理工程师，研究方向：变压器制造工艺。