氩弧焊焊接技术在深冲铌带中的应用
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摘 要：金属铌具有耐高温、强度大，以及良好的低温塑性，良好的热离子发射性等性能，被广泛的应用于电子、航空、航天、化工等领域。近年来由于电子行业的需求，铌带被用于液晶显示器、液晶电视等产品，作为一种背光源材料。为了满足铌带在轧制、深冲过程中能提高效率，这就要求所生产的铌带尽可能的长。为了满足这一要求，采用氩弧焊焊接方法将0.4-1.0mm铌带焊接后进行轧制、深冲。因铌是高活性金属，其熔点高、密度大，导热性差，焊接时热循环特点与钢比较高温停留时间长，冷却速度较慢，焊缝热影响区大，易氧化等特点，而且高温下易与四大间隙元素化（C、N、H、O）等气体发生强烈的反应，温度越高，反应越剧烈。在空气中熔焊会使焊缝完全脆化、开裂，完全失掉塑性，给焊接带来很大的困难，所以焊接是铌带生产中至关重要的环节。本文介绍采用氩弧焊局部保护的方法对0.4-1.0mm铌带进行焊接，大大提高了生产效率，满足了国际市场需求。
关键词：焊缝；焊接热影响区；铌带
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.056
1 前言
铌是一种银灰色的难熔金属，其熔点为2469℃，比重为8.6g/cm3。具有良好的低温塑性，可冷加工成各种成品。耐{温、强度大，在1000℃以上仍具有足够的强度、塑性和导热性。在极低的温度下超导性最好，如在零下260℃左右其电阻接近于零，在150℃以下抗化学腐蚀扣大气腐蚀，常温下在许多酸和盐中都是稳定的。所以被广泛的应用于电子、航空、 航天、化工等领域。0.15×67×Lmm规格的铌带就是用来生产背光源的材料，国际市场需求量巨大。
为了提高生产效率，大批量生产0.15×67×Lmm规格的铌带，在实际的生产中，需将多根1.0×150×Lmm规格的铌板坯带用焊接的方法连接成一条长带。（在万能轧机带张力经多道次进行轧制到0.4mm时，改用300吨小四辊轧机带张力多道次轧制到0.15×67×Lmm规格）。
工艺规定焊缝不能有任何焊接缺陷。一旦焊缝产生缺陷，在带张力多道次轧制过程中焊缝缺陷会延伸、扩大直至开裂、拉断。这就对焊接质量提出特别严格的要求，所以焊接是铌带生产流程中至关重要的工序环节之一。
铌是高活性金属，其熔点高、密度大，导热性差，焊接熔池有很高的温度，热循环特点与钢比较焊接时高温停留时间长，冷却速度较慢，焊缝热影响区大，易氧化等特点，给施焊带来很大的困难。铌在高温下易与四大间隙元素（C、N、H、O）等气体发生强烈的反应，温度越高，反应越强烈。在空气中熔焊会使焊缝完全脆化、开裂，降低塑性，甚至完全失掉塑性。因此，铌在采用惰性气体保护下可以防止与有害气体发生剧烈反应，有利于完成焊接。
2 焊接实验过程
2.1 焊接工装卡具设计
本焊接实验针对的银带规格（0.4?1.0mm），厚度非常薄，在装卡时很难组对，给焊接带来很大困难，焊接时易出现错边，焊缝烧穿等缺陷。为了保证焊接接头无错边、氧化，提高焊缝及热影响区的加工性能，专门设计制作了焊接工装卡具，如图1，保证了焊接工序的顺利完成。
焊接的关键在于控制好错边量，选择好焊接工艺，控制电弧长度，如图2所示。
2.2 焊接工艺实施
（1）焊接前的准备及清理。铌带焊接前端部要平整、剪边、齐头，被焊接边缘和填充丝，焊接前需酸洗处理，以便去除被焊接区表面的沾污和氧化层，酸洗后及时用[水冲洗干净，并用吹风机吹干水份，保证即洗即焊，焊接时需带干净的手套，清理是防止产生焊接缺陷的唯一可靠措施。
为了降低H、O含量及消除焊丝的残余应力，焊丝必须经过真空退火处理。
施焊前工装卡具均要用酒精或丙酮[洗，去除表面油污和灰尘等杂物，减少间隙元素的危害，防止气孔、裂纹及其焊接缺陷的产生。
（2）焊接方法。手工钨极氩弧焊
（3）焊接设备。采用YC―300TSP氩弧焊机
（4）焊缝接头型式。不加填料对接接头，单面焊接双面成型。
（5）焊接规范。1）焊接工艺选择。合理的焊接规范是保证焊缝质量的关键，焊缝必须一次焊接成型，多次焊接会使焊缝及热影响区晶粒异常长大或者出现氧化现象，影响后续加工，通过反复试验得出以下焊接工艺，如表1所示；2）氩气流量选择。焊接是在大气下进行的，采用局部氩气保护的方法，使焊缝溶池，焊接热影响区，正反面以及未冷却的焊缝都处在氩气有效保护范围内，保证不氧化方可，氩气流量如表2所示。
（6）焊接检验。铌带焊缝经宏观检查，焊缝两面成型均匀一致，无错边、咬肉等现象，焊缝及热影响区无氧化、焊缝表面光滑，呈现银白色金属光泽，焊缝表面无气孔、裂纹等其它焊接缺陷。
3 焊接实验结论
（1）手工钨极氩弧焊，采用适当的焊接工焊接0.4?1.0mm的铌带可以获得良好的焊缝。
（2）焊缝经真空退火后，塑性高、硬度适中。
（3）采用局部氩气保护的方法，能有效地防止焊缝正、反面及热影响区的氧化。
（4）经过多道次的轧制，焊缝未开裂、拉断，证明此焊接工艺是行之有效的，提高了生产效率，满足了生产需求。
（5）解决了带长不足的问题。