“不銹鋼雉形空心柄”系列刀具是陽(yáng)江十八子刀剪制品有限公司主打產(chǎn)品，主要產(chǎn)品型號(hào)是飛球菜刀（也稱廣州刀）P01、P02、P03等近10個(gè)空心柄系列品種，由于該產(chǎn)品刀柄采用“雉形”設(shè)計(jì)，刀柄端部與刀體焊接拋磨后，刀柄底部與端部形成圓雉體，使刀具在使用過(guò)程，能起到自然向前推動(dòng)的省力效果。因空心柄與刀體焊接處形成自然順弧，使該系列刀具即使長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)產(chǎn)生疲勞感。該系列產(chǎn)品從1986年面市以來(lái)，廣泛受到用戶的青睞，其產(chǎn)量與銷量逐年上升，目前該系列產(chǎn)品占總產(chǎn)銷量的25%以上。

不銹鋼雉形空心柄系列刀具的生產(chǎn)，陽(yáng)江十八子雖然已有二十多年成熟的生產(chǎn)工藝，但對(duì)不銹鋼空心柄在焊接工藝的質(zhì)量控制方面仍出現(xiàn)很多不穩(wěn)定的因素，尤其空心柄“燒穿”質(zhì)量問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)，導(dǎo)致二次填焊的現(xiàn)象頻繁，既影響產(chǎn)品的一致性又影響生產(chǎn)效率，如何系統(tǒng)解決不銹鋼雉形空心柄焊接“燒穿”問(wèn)題是近年工廠在不銹鋼焊接技術(shù)上的攻關(guān)課題。

一、原材料組織性能對(duì)焊接質(zhì)量的影響

二、 

目前陽(yáng)江十八子生產(chǎn)的空心柄材料是1Cr17（AISI430），板材厚度為1.0-1.2mm，這是一種中等鉻含量的鐵素體不銹鋼，具有耐蝕性、滿足刀柄的力學(xué)性能以及熱導(dǎo)率高的特點(diǎn)，具備制作不銹鋼刀具手柄所需要的耐腐蝕性、可成型性和可焊接性等條件的要求。

該種材料目前市場(chǎng)上的供應(yīng)較為混亂，即使是太鋼或?qū)氫撘睙挼�，也分多家改軋廠冷軋。冷軋工藝及軋后熱處理都不一定符合標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)的要求。同時(shí)在粵東地區(qū)滲入一些小廠生產(chǎn)的材料，材質(zhì)的穩(wěn)定性相當(dāng)差，往往同一批次的原材料，在沖壓、成型、焊接等各個(gè)加工環(huán)節(jié)都會(huì)出現(xiàn)不一致性的各種質(zhì)量問(wèn)題。

1Cr17鋼材含碳量≤0.12%，含鉻量16-18%，硅、錳含量分別是≤0.08%，硫、磷含量分別是0.03-0.035%。該材料由于低碳，加入0.5-0.8%的鈦穩(wěn)定化元素，此鋼的組織結(jié)構(gòu)為純鐵素體，鈦不僅可以改善焊接熱影響區(qū)的晶間腐蝕傾向，同時(shí)還可以穩(wěn)定鐵素體，防止出現(xiàn)馬氏體組織，它的耐晶間腐蝕性，成型性和焊接性好，是做不銹鋼空心柄的優(yōu)秀材料

當(dāng)鋼中含碳量較高而鉻含量較低時(shí)，此鋼的組織結(jié)構(gòu)除鐵素體外還有一定量的珠光體或鐵素體+碳化物。該鋼材焊接時(shí)，焊接熱影響區(qū)（HAZ）組織發(fā)生變化，即875℃以上，一部份組織轉(zhuǎn)變成ν相，隨后冷卻過(guò)程中，這部份ν相轉(zhuǎn)變成馬氏體，此條狀馬氏體在晶界上多呈不連續(xù)狀，馬氏體相硬度隨碳量增加而提高，通常維氏硬度達(dá)到250-300，同時(shí)由于高溫?zé)嵫h(huán)結(jié)晶晶粒粗大，這都成為HAZ的脆性、韌性降低的原因。

1Cr17在700-820℃空冷或緩冷的熱處理制度下，其抗拉強(qiáng)度是365MPa，延伸強(qiáng)度是195 MPa，伸長(zhǎng)率是22%，斷面收縮率為零，硬度值是HB183（HV200）、塑性應(yīng)變比是1.2，加工硬化指數(shù)（n值）是0.22。1Cr17鋼材在成型加工過(guò)程中，其脹型性與加工硬化指數(shù)（n值）隨著鋼板的厚度變化而變化。當(dāng)鋼板的塑性應(yīng)變比愈大，其深拉伸愈小。為獲得較大的塑性應(yīng)變比，只有采取合理的冶金工藝保證冷軋薄板有較大的織構(gòu)系數(shù)，才能得到較大的塑性應(yīng)變比和較小的各向異性。

1Cr17在沖壓成型的拉伸加工過(guò)程中容易出現(xiàn)皺折和縱裂（二次加工性）的問(wèn)題，皺折程度與鋼的成分，鋼鑄造組織、熱軋、退火工藝、冷軋工藝有關(guān)，該成型的缺陷不僅影響產(chǎn)品的外觀也會(huì)影響焊接的質(zhì)量，因此，不銹鋼空心柄選用的Cr17鋼板，應(yīng)傾向皺折較小的板材，并保證材料有較高的塑性應(yīng)變比。

二、焊前加工過(guò)程對(duì)焊接質(zhì)量的影響

全不銹鋼空心柄焊接前柄殼成型的一致性是決定焊接加工質(zhì)量的關(guān)鍵。

上述原材料組織性能是影響柄殼成型的主要因素，另按選定的材料、檢討沖裁、成型模具的設(shè)計(jì)以及其最終成型時(shí)產(chǎn)品的幾何形狀是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，掌握材料的硬度對(duì)沖裁開料的影響，通過(guò)相對(duì)穩(wěn)定的回彈來(lái)確定成形模具的設(shè)計(jì)，控制加工過(guò)程的變形量，這也是保證焊接質(zhì)量的一種手段。

當(dāng)鋼材硬度低時(shí)，變形抗力越小，成型加工難度小，但卻增加后步邊緣平整的難度。鋼材強(qiáng)度欠缺時(shí)，柄殼沖裁開料時(shí)邊緣毛刺會(huì)越多，后續(xù)焊接時(shí)必須對(duì)待焊的加工件邊緣進(jìn)行較大加工量的平整。邊緣平整的加工量又受毛刺大小的影響，導(dǎo)致成型平整后的柄殼難予達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其是雉形柄殼，柄尾部的直徑與其端部的直徑坡度從32mm-8mm，成型后柄殼的修邊平整很難通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)加工達(dá)到一致性。據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的氬弧焊操作工人反映，當(dāng)兩邊柄殼點(diǎn)焊連接成雉形柄后，轉(zhuǎn)至自動(dòng)雙槍氬弧焊焊接加工焊縫時(shí)，焊接燒穿的質(zhì)量缺陷就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，工人發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊后的柄殼邊仍時(shí)有0.3-0.5mm以上寬的縫隙特別容易燒穿，但不同批次材料的柄殼邊即使有0.5mm寬的縫隙在焊接過(guò)程中卻未見異常。

為防止熔化金屬的流失和燒穿并促使焊縫的形成，在柄殼點(diǎn)焊前必須對(duì)待焊接的柄殼邊緣進(jìn)行平整，并對(duì)相同變形量大的柄殼進(jìn)行匹配，確保對(duì)接接頭待焊處之間間隙均勻一致，再點(diǎn)焊成柄，該控制措施一方面可以減少焊縫的燒穿、未焊透、未熔合等缺陷的出現(xiàn)，另一方面在柄殼焊縫形成前先在點(diǎn)焊成柄的加工環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，減少二次填焊補(bǔ)焊的成本浪費(fèi)。

三、焊接設(shè)備以及焊接工藝的措施

陽(yáng)江十八子全不銹鋼空心柄焊接是采取鎢極氬弧焊焊接工藝，在焊槍所夾持的鎢極與被焊工件之間通過(guò)電產(chǎn)生電弧，電弧空間通過(guò)惰性氣體使電弧在惰性氣體的氣氛中燃燒。氬弧焊的顯著特點(diǎn)是電弧燃燒穩(wěn)定，能有效地隔絕周圍空氣，使熔池、填充焊絲不受氧化和氮化，因而能獲得高質(zhì)量焊縫，且能進(jìn)行全位置焊接。但鎢極所通過(guò)的電流密度受到限制，若通過(guò)電流密度太大，就會(huì)燒損鎢極，使焊縫金屬造成夾渣缺陷。為保障焊接的質(zhì)量，可以做好以下一些措施：

（一）焊前提前調(diào)1.5-4.0s輸送保護(hù)氣，以驅(qū)趕管內(nèi)的焊接區(qū)間空氣，并檢查設(shè)備冷卻水箱存水量，調(diào)節(jié)氬氣流量。

（二）焊后延遲5-15s停氣，以保證尚未冷卻的鎢極和熔池能在保護(hù)氣氛下冷卻下來(lái)；

（三）要根據(jù)焊接加工件的厚度，接頭形式、焊接位置等因素來(lái)選用焊接電流，除此還要考慮鎢極所承受電流的能力。焊接電流過(guò)大，容易產(chǎn)生燒穿或使焊縫下陷和咬邊等缺陷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起鎢極燒損或產(chǎn)生夾鎢等缺陷。焊接電流過(guò)小，電弧燃燒不穩(wěn)定，會(huì)造成未焊透等缺陷。

（四）根據(jù)焊接過(guò)程中電弧的長(zhǎng)度設(shè)定合理的電弧電壓。電弧拉長(zhǎng)，電弧電壓增大，熔寬增寬，熔深變淺。當(dāng)電弧電壓過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致焊接電弧不穩(wěn)，易產(chǎn)生未焊透，未熔合和熔池保護(hù)不佳等缺陷。

（五）充分做好氣體保護(hù)效果，氬氣純度愈高，保護(hù)效果愈好；氬氣保護(hù)不足會(huì)造成焊接起弧太長(zhǎng)，須調(diào)整焊接電流或氣體流量至適當(dāng)位置，以保證焊縫無(wú)氣孔。氬氣雜質(zhì)太多也會(huì)引起氣孔，須更換氣體。

（六）選擇合適的內(nèi)徑的噴嘴，并注意噴嘴的內(nèi)壁保養(yǎng)維護(hù)；

（七）注意鎢極的保護(hù)與伸出長(zhǎng)度。鎢極端頭愈尖愈燒損。燒損后將導(dǎo)致電弧電壓增高，直接影響熔池保護(hù)效果，也會(huì)使焊縫氧化甚至產(chǎn)生焊縫寬度不均勻的缺陷。鎢極伸出長(zhǎng)度為5-12mm比較理想，可以使噴嘴與焊件相對(duì)距離靠近，氣體保護(hù)效果好。

四、建立生產(chǎn)過(guò)程的工藝制度和質(zhì)量控制措施，提高不銹鋼雉形空心柄焊接質(zhì)量

要想提高不銹鋼雉形空心柄焊接質(zhì)量，不能僅從改善焊接設(shè)備、調(diào)整焊接工藝入手，我們必須選擇優(yōu)秀焊接性能的原材料、符合各個(gè)加工條件標(biāo)準(zhǔn)、從經(jīng)濟(jì)性原則出發(fā)確定原材料采購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)、建立生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)的工藝制度，從原材料投料生產(chǎn)前就要加以控制。

（一）建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑牧线M(jìn)檢制度。原材料進(jìn)倉(cāng)前必須對(duì)供應(yīng)商廠家提供的原材料進(jìn)行化學(xué)成份的檢測(cè)、各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)需達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。并有定時(shí)定期對(duì)坯件的檢查制度，確保原材料在生產(chǎn)過(guò)程有相對(duì)穩(wěn)定的一致性。

（二）生產(chǎn)工人在生產(chǎn)過(guò)程中要有識(shí)別坯件異常的能力和反饋制度的控制。各生產(chǎn)工序要有明確的標(biāo)準(zhǔn)要求及測(cè)量方法，對(duì)成型坯殼要制造一些較簡(jiǎn)單直觀的量規(guī)量具，能有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量偏差的制度制約，提高自檢、互檢、專檢的能力，將各種質(zhì)量異常問(wèn)題控制在工序內(nèi)，避免焊縫形成前出現(xiàn)各種達(dá)不到焊接加工條件的不合格品。

（三）繼續(xù)加大焊接前焊接加工件的修磨平整工作，通過(guò)改良設(shè)備，滿足全不銹鋼雉型空心柄自動(dòng)平整修邊的要求，提高焊接加工件的一致性，改善修邊平整效率和提高焊接質(zhì)量；

（四）對(duì)現(xiàn)在的焊接設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)觀測(cè)，找出不同設(shè)備焊接后出現(xiàn)不同質(zhì)量問(wèn)題的原因，持續(xù)對(duì)現(xiàn)有焊接設(shè)備進(jìn)行改善，對(duì)設(shè)備的焊槍、焊機(jī)、壓緊裝置，焊條，焊速、熔點(diǎn)大小及溫度等進(jìn)行對(duì)比，以便掌握更優(yōu)秀的焊接設(shè)備工藝裝置，全面提高不銹鋼的焊接技術(shù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

參考文獻(xiàn)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社《不銹鋼實(shí)用手冊(cè)》

機(jī)械工業(yè)出版社《不銹鋼焊接》