“不銹鋼雉形空心柄”系列刀具是陽江十八子刀剪制品有限公司主打產(chǎn)品，主要產(chǎn)品型號是飛球菜刀（也稱廣州刀）P01、P02、P03等近10個空心柄系列品種，由于該產(chǎn)品刀柄采用“雉形”設計，刀柄端部與刀體焊接拋磨后，刀柄底部與端部形成圓雉體，使刀具在使用過程，能起到自然向前推動的省力效果。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時間使用也不會產(chǎn)生疲勞感。該系列產(chǎn)品從1986年面市以來，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)，陽江十八子雖然已有二十多年成熟的生產(chǎn)工藝，但對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)量問題經(jīng)常出現(xiàn)，導致二次填焊的現(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”問題是近年工廠在不銹鋼焊接技術上的攻關課題。

一、原材料組織性能對焊接質(zhì)量的影響

二、 

目前陽江十八子生產(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、滿足刀柄的力學性能以及熱導率高的特點，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。

該種材料目前市場上的供應較為混亂，即使是太鋼或寶鋼冶煉的，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準材質(zhì)的要求。同時在粵東地區(qū)滲入一些小廠生產(chǎn)的材料，材質(zhì)的穩(wěn)定性相當差，往往同一批次的原材料，在沖壓、成型、焊接等各個加工環(huán)節(jié)都會出現(xiàn)不一致性的各種質(zhì)量問題。

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，此鋼的組織結構為純鐵素體，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

當鋼中含碳量較高而鉻含量較低時，此鋼的組織結構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，焊接熱影響區(qū)（HAZ）組織發(fā)生變化，即875℃以上，一部份組織轉變成ν相，隨后冷卻過程中，這部份ν相轉變成馬氏體，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，通常維氏硬度達到250-300，同時由于高溫熱循環(huán)結晶晶粒粗大，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，其抗拉強度是365MPa，延伸強度是195 MPa，伸長率是22%，斷面收縮率為零，硬度值是HB183（HV200）、塑性應變比是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。當鋼板的塑性應變比愈大，其深拉伸愈小。為獲得較大的塑性應變比，只有采取合理的冶金工藝保證冷軋薄板有較大的織構系數(shù)，才能得到較大的塑性應變比和較小的各向異性。

1Cr17在沖壓成型的拉伸加工過程中容易出現(xiàn)皺折和縱裂（二次加工性）的問題，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，該成型的缺陷不僅影響產(chǎn)品的外觀也會影響焊接的質(zhì)量，因此，不銹鋼空心柄選用的Cr17鋼板，應傾向皺折較小的板材，并保證材料有較高的塑性應變比。

二、焊前加工過程對焊接質(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、成型模具的設計以及其最終成型時產(chǎn)品的幾何形狀是否達到設計要求，掌握材料的硬度對沖裁開料的影響，通過相對穩(wěn)定的回彈來確定成形模具的設計，控制加工過程的變形量，這也是保證焊接質(zhì)量的一種手段。

當鋼材硬度低時，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。鋼材強度欠缺時，柄殼沖裁開料時邊緣毛刺會越多，后續(xù)焊接時必須對待焊的加工件邊緣進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，導致成型平整后的柄殼難予達到設計的標準要求，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標準加工達到一致性。據(jù)有經(jīng)驗的氬弧焊操作工人反映，當兩邊柄殼點焊連接成雉形柄后，轉至自動雙槍氬弧焊焊接加工焊縫時，焊接燒穿的質(zhì)量缺陷就會經(jīng)常出現(xiàn)，工人發(fā)現(xiàn)點焊后的柄殼邊仍時有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，在柄殼點焊前必須對待焊接的柄殼邊緣進行平整，并對相同變形量大的柄殼進行匹配，確保對接接頭待焊處之間間隙均勻一致，再點焊成柄，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焊成柄的加工環(huán)節(jié)進行控制，減少二次填焊補焊的成本浪費。

三、焊接設備以及焊接工藝的措施

陽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電產(chǎn)生電弧，電弧空間通過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，且能進行全位置焊接。但鎢極所通過的電流密度受到限制，若通過電流密度太大，就會燒損鎢極，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輸送保護氣，以驅趕管內(nèi)的焊接區(qū)間空氣，并檢查設備冷卻水箱存水量，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氣氛下冷卻下來；

（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。焊接電流過大，容易產(chǎn)生燒穿或使焊縫下陷和咬邊等缺陷，嚴重時還會引起鎢極燒損或產(chǎn)生夾鎢等缺陷。焊接電流過小，電弧燃燒不穩(wěn)定，會造成未焊透等缺陷。

（四）根據(jù)焊接過程中電弧的長度設定合理的電弧電壓。電弧拉長，電弧電壓增大，熔寬增寬，熔深變淺。當電弧電壓過高，會導致焊接電弧不穩(wěn)，易產(chǎn)生未焊透，未熔合和熔池保護不佳等缺陷。

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

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

四、建立生產(chǎn)過程的工藝制度和質(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、符合各個加工條件標準、從經(jīng)濟性原則出發(fā)確定原材料采購的標準、建立生產(chǎn)過程各環(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）建立嚴謹?shù)脑牧线M檢制度。原材料進倉前必須對供應商廠家提供的原材料進行化學成份的檢測、各項力學性能指標需達到標準的要求。并有定時定期對坯件的檢查制度，確保原材料在生產(chǎn)過程有相對穩(wěn)定的一致性。

（二）生產(chǎn)工人在生產(chǎn)過程中要有識別坯件異常的能力和反饋制度的控制。各生產(chǎn)工序要有明確的標準要求及測量方法，對成型坯殼要制造一些較簡單直觀的量規(guī)量具，能有及時發(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)量異常問題控制在工序內(nèi)，避免焊縫形成前出現(xiàn)各種達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，通過改良設備，滿足全不銹鋼雉型空心柄自動平整修邊的要求，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）對現(xiàn)在的焊接設備進行仔細觀測，找出不同設備焊接后出現(xiàn)不同質(zhì)量問題的原因，持續(xù)對現(xiàn)有焊接設備進行改善，對設備的焊槍、焊機、壓緊裝置，焊條，焊速、熔點大小及溫度等進行對比，以便掌握更優(yōu)秀的焊接設備工藝裝置，全面提高不銹鋼的焊接技術，提升產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

參考文獻

中國科學技術出版社《不銹鋼實用手冊》

機械工業(yè)出版社《不銹鋼焊接》