福尼斯高速焊機(jī)在低合金鋼鑄件中的應(yīng)用研究

劉振（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

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福尼斯高速焊機(jī)在低合金鋼鑄件中的應(yīng)用研究

劉振
（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

摘要：介紹了使用福尼斯高速焊機(jī)對(duì)低合金鋼鑄件缺陷焊接的試驗(yàn)方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，最終焊接后的缺陷質(zhì)量滿足技術(shù)要求，焊接效率顯著提升，得出福尼斯高速焊機(jī)可以在低合金鋼鑄件缺陷焊接中推廣應(yīng)用的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：福尼斯高速焊機(jī)；低合金鋼鑄件；焊接

目前，低合金鋼鑄件缺陷的常規(guī)焊接方法主要分為手工焊和氣體保護(hù)焊兩種。氣體保護(hù)焊工藝與手工焊相比，從焊接效率、焊接成本、焊接質(zhì)量及勞動(dòng)強(qiáng)度和工作環(huán)境來(lái)說(shuō)，都有一定的優(yōu)勢(shì)。因此，大多數(shù)鑄件缺陷焊接時(shí)均采用氣體保護(hù)焊進(jìn)行。我公司主要應(yīng)用的焊接設(shè)備是普通福尼斯氣保焊焊機(jī)，一個(gè)焊接工人每班次大概焊接1.2 dm3～1.5 dm3的缺陷，每立方分米的缺陷需要焊材大概為10 kg～11 kg，雖然相比手工焊來(lái)說(shuō)效率有所提高，成本也有所降低，但仍然不能滿足生產(chǎn)需求，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)鑄件存在拖期風(fēng)險(xiǎn)。福尼斯高速焊機(jī)是針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的專用焊接設(shè)備，其出絲速度相對(duì)于普通焊機(jī)有較大提升，但是高速焊機(jī)在鑄鋼件焊接中的應(yīng)用尚屬于起始階段，需要通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。

1　實(shí)驗(yàn)方法

福尼斯高速焊機(jī)和普通福尼斯焊機(jī)使用相同規(guī)格的焊絲對(duì)低合金鋼鑄件進(jìn)行焊接，本文使用直徑為1.2 mm的焊絲，通過(guò)性能檢測(cè)和效率對(duì)比來(lái)確定福尼斯高速焊機(jī)在低合金鋼鑄件缺陷焊接中是否能夠應(yīng)用。

1.1確定焊接工藝參數(shù)

1.1.1焊接電流

焊接過(guò)程的電流根據(jù)焊接位置、焊絲直徑、材質(zhì)、出絲速度等不同進(jìn)行選擇[1]。焊接電流越大，熔敷速度越快、熔深越大，可能會(huì)產(chǎn)生裂紋、鑄件變形、存在較大的殘余應(yīng)力等。而焊接電流過(guò)小，則易產(chǎn)生未焊透、未熔合、夾雜、成型不良等缺陷。由于高速焊機(jī)出絲速度較快，焊絲熔化需要更大的熱輸入量，因此高速焊機(jī)電流較普通焊機(jī)更大一些。

對(duì)于低合金鋼鑄件，普通焊機(jī)采用直徑1.2 mm焊絲焊接電流一般為180 A～320 A之間，而使用高速焊機(jī)時(shí)，焊接電流確定為250 A～400 A之間。

1.1.2焊接電壓

為了保證焊縫成型良好，提高焊接質(zhì)量，選擇的焊接電壓與焊接電流要配合適當(dāng)。根據(jù)高速焊機(jī)的電流范圍，確定與之配合的電壓為22 V～40 V.

1.1.3焊接速度

焊接速度的快慢對(duì)焊縫的成型質(zhì)量及焊接缺陷類型有重要的影響[2]，如果焊接速度過(guò)快，熔池的冷卻速度太快，會(huì)出現(xiàn)未熔合、氣孔、咬邊等缺陷。相反，焊接速度過(guò)慢，熔敷金屬堆積在電弧下方，熔深小，而且熱影響區(qū)較寬，容易產(chǎn)生焊縫成型不好、未熔合、未焊透等情況。因此焊接速度需根據(jù)焊接電流、焊接電壓的選擇來(lái)加以合理匹配。根據(jù)高速焊機(jī)的焊接電流、電壓范圍[3]，確定焊接速度為15 cm/min～40 cm/min.

1.1.4電源極性

鑄件焊接時(shí)，如果電源直流反接[4]，電弧的電磁收縮力較強(qiáng)，熔滴過(guò)渡的軸向性強(qiáng)，熔滴較細(xì)，電弧穩(wěn)定，反之則電弧不穩(wěn)。因此，使用高速焊機(jī)焊接時(shí)選擇直流反接電源。

1.1.5保護(hù)氣體的流量

焊接過(guò)程中，充分的保護(hù)氣體流量可以較好地保護(hù)電弧和焊接區(qū)。但是如果氣體流量過(guò)大，對(duì)電弧的冷卻和壓縮劇烈，產(chǎn)生過(guò)大的電弧力，會(huì)擾亂熔池，影響焊縫成型。因此，選擇合適的保護(hù)氣體流量是很關(guān)鍵的，高速焊機(jī)的保護(hù)氣體流量確定為15 L/min～25 L/min.

1.1.6焊絲干伸長(zhǎng)

焊絲干伸長(zhǎng)，即焊絲伸出導(dǎo)電嘴的長(zhǎng)度[5]。在焊接過(guò)程中，如果焊絲干伸長(zhǎng)過(guò)短，會(huì)影響焊工觀看熔池，導(dǎo)電嘴容易過(guò)熱而夾住焊絲，導(dǎo)致電阻預(yù)熱作用小，電弧功率大，熔池深。而較長(zhǎng)的焊絲干伸長(zhǎng)雖然預(yù)熱作用強(qiáng)，但電弧功率小，熔深小，飛濺大，保護(hù)效果差。因此，一般焊絲干伸長(zhǎng)為焊絲直徑的10倍～12倍，高速焊機(jī)焊接的焊絲干伸長(zhǎng)控制在16 mm ～20 mm為佳。

1.2焊接前準(zhǔn)備

1.2.1焊接設(shè)備準(zhǔn)備

使用高速焊機(jī)焊接時(shí)，為保證正常焊接，不出現(xiàn)跳絲[6]等現(xiàn)象，焊接前要對(duì)設(shè)備內(nèi)部的各個(gè)配件進(jìn)行檢查，并且對(duì)保護(hù)氣體流量、循環(huán)水位等進(jìn)行檢查。還需準(zhǔn)備焊接工裝、清渣器、手電筒、紅外線測(cè)溫槍等工具。

1.2.2鑄件預(yù)熱

鑄件的預(yù)熱方式可分為整體預(yù)熱和局部預(yù)熱兩種。焊接前，根據(jù)鑄件缺陷的分布情況以及數(shù)量確定預(yù)熱方式，再根據(jù)焊接工藝要求的預(yù)熱溫度進(jìn)行預(yù)熱。對(duì)于低合金鋼鑄件，要求以≥150℃的預(yù)熱溫度進(jìn)行預(yù)熱。

1.2.3缺陷檢查

焊接前，對(duì)焊接部位進(jìn)行檢查，要求缺陷表面無(wú)銹、油、渣子等，并保證缺陷及周邊30 mm范圍內(nèi)可見(jiàn)金屬光澤，缺陷坡口利于焊接，待焊接部位MT檢測(cè)合格等。

2　試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

2.1試驗(yàn)過(guò)程

1）讓同一焊工分別采用普通焊機(jī)和高速焊機(jī)對(duì)相同的兩個(gè)缺陷進(jìn)行焊接；

2）使用高速焊機(jī)焊接過(guò)程中，將焊接電流、焊接電壓及保護(hù)氣體流量調(diào)整到合適的范圍內(nèi)。焊接過(guò)程中注意清渣打磨，避免出現(xiàn)夾渣咬邊等缺陷。焊補(bǔ)缺陷寬度≥80 mm時(shí)需分塊焊接，以焊道寬度≤50 mm為宜。注意接頭焊接質(zhì)量，防止出現(xiàn)缺陷；

3）焊接前先將缺陷及其周邊100 mm范圍區(qū)域進(jìn)行鏟磨，確保此部位無(wú)油污和鐵銹。缺陷鏟磨完畢后對(duì)缺陷部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度≥150℃.焊接過(guò)程中注意層間溫度控制，層間溫度≤350℃.焊接完畢后對(duì)缺陷部位進(jìn)行后熱，后熱溫度和時(shí)間要求為升溫到250℃后開(kāi)始計(jì)時(shí)保持溫度2 h.

4）焊接完畢后分別計(jì)算兩種焊機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的焊材消耗量；

5）由于普通焊機(jī)已經(jīng)成熟使用，所以只對(duì)高速焊機(jī)焊接后力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)；

6）根據(jù)UT檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接部位進(jìn)行UT檢測(cè)，確定是否有超標(biāo)缺陷。

2.2試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1力學(xué)性能

性能檢測(cè)根據(jù)ASMEⅨ焊接工藝評(píng)定中的取樣要求進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示?？梢钥闯?，使用高速焊機(jī)對(duì)鑄件缺陷進(jìn)行焊接，缺陷部位焊后力學(xué)性能均滿足技術(shù)要求。

表1　使用高速焊機(jī)的力學(xué)性能

2.2.2焊接效率

通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)所消耗的焊材量對(duì)高速焊機(jī)和普通焊接進(jìn)行效率對(duì)比，通過(guò)數(shù)據(jù)匯總得出如表2所示的結(jié)果。

通過(guò)表2數(shù)據(jù)分析可以看出，采用立焊時(shí)，高速焊接比普通焊機(jī)效率提升75.2%，平焊時(shí)，平焊高速焊接比普通焊機(jī)效率提升31.3%，高速焊機(jī)可以顯著提高焊接效率。

表2　高速焊機(jī)與普通焊機(jī)效率對(duì)比

2.2.3UT檢測(cè)結(jié)果

對(duì)焊接后的缺陷進(jìn)行UT檢測(cè)，結(jié)果顯示無(wú)超標(biāo)缺陷，全部符合技術(shù)要求。檢測(cè)報(bào)告結(jié)果如表3所示。

表3　 缺陷UT檢測(cè)報(bào)告

3　結(jié)論

在低合金鋼鑄件缺陷焊接中使用福尼斯高速焊機(jī)，可顯著提高缺陷焊接效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。通過(guò)檢測(cè)，缺陷焊后質(zhì)量滿足技術(shù)要求。福尼斯高速焊機(jī)可以在低合金鋼鑄件缺陷焊接中推廣應(yīng)用。

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［5］ 陳祝年.焊接工程師手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

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中圖分類號(hào)：TG345

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-6694（2016）01-0039-03

doi：10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.01.012

收稿日期：2015-09-25

作者簡(jiǎn)介：劉振（1982-），工程師，碩士研究生，山東省淄博市人，主要從事焊接工藝研究工作。

Application Research of High Speed Welding Machine in Low Alloy Steel Casting

LIU Zhen
（Kocel Steel Foundry CO.，LTD.，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Abstract：This paper introduces the test method for the welding of low alloy steel casting defects by using Fronius high speed welding machine.Experiments show the final welding defect quality meets the technical requirements，welding efficiency is improved significantly.Fronius high speed welding machine can be used in the welding of low alloy steel casting defects.

Key words：Fronius high speed welding machine，low alloy steel castings，welding