82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素分析

李 偉,李國田

(九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江西 九江 332007)

82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素分析

李 偉,李國田

(九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江西 九江 332007)

根據(jù)82B盤條拉拔斷裂的現(xiàn)象分析原因,接頭焊接質(zhì)量主要取決于焊接工藝、回火工藝、鉗口與接頭端面的清潔度，從焊接操作過程和回火工藝分析接頭質(zhì)量下降原因,闡述造成拉拔斷絲的原因。

高碳盤條； 電阻對(duì)焊 ；斷裂

高碳鋼盤條主要用于預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線的生產(chǎn),目前廣泛應(yīng)用的高規(guī)格預(yù)應(yīng)力混凝土(PC)鋼絞線一般是通過連續(xù)6次以上的拉拔,將鋼絲直徑由Φ13mm減徑至Φ6mm后捻制成形，為了保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性，需將單捆盤條端頭電阻對(duì)接后拉拔。在鋼絲拉拔的過程中，主要斷裂點(diǎn)基本集中于盤條焊接接頭部位，而拉拔斷絲后需脫模重接，耗時(shí)很長(約1～2h),嚴(yán)重降低了拉絲機(jī)的生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本[1-2]。

1 試驗(yàn)過程

本文以國內(nèi)某廠生產(chǎn)的直徑為Φ13.0mm的SWRH82BCr高碳鋼盤條為研究對(duì)象，其化學(xué)成分如表1所示。

表1 SWRH82BCr盤條成分

試驗(yàn)中采用UNJ-A31-45型電阻焊機(jī),先檢查盤條試樣、焊機(jī)夾具的表面質(zhì)量，打磨盤條端面并使之對(duì)齊,頂鍛焊接擠出高溫時(shí)產(chǎn)生的金屬雜物，檢查接頭焊花質(zhì)量后磨平，再采用相應(yīng)回火工藝改善局部組織。盤條對(duì)接工藝流程：盤條與焊機(jī)鉗口清理→盤條端部處理→頂鍛對(duì)焊→焊后直接回火→焊花磨削→高溫回火[3]。

通過現(xiàn)場采集并研究焊接區(qū)的拉拔失效斷口,結(jié)合盤條對(duì)接的過程，分析82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素后可以看出,焊接工藝、焊后回火工藝、夾持端的接觸、盤條表面處理效果是盤條焊接接頭拉拔效果的主要影響因素。通過反復(fù)試驗(yàn)改進(jìn)盤條對(duì)接工藝與焊后回火工藝，提高組織性能,改良夾持端與盤條表面的接觸效果，提高線材的通條性能,充分發(fā)揮出鋼絞線性能潛力，降低拉拔斷絲率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

82BCr盤條組織為索氏體,原始抗拉強(qiáng)度≥1150MPa,斷面縮率≥35%,盤條焊接后其接頭的性能如表1所示。盤條焊接后，接頭的抗拉強(qiáng)度約為母材的80%，斷面收縮率為47.8%，抗拉強(qiáng)度下降，但接頭的韌性參數(shù)優(yōu)于母材，在后續(xù)拉拔、捻制生產(chǎn)工序中不易斷裂。

表1 焊接接頭性能

3 焊接接頭性能影響因素分析

3.1 焊接工藝

高碳盤條通電焊接時(shí),如圖1所示，材料的端面上生成大量的高溫氧化物,隨著接頭頂鍛成形,一旦未能完全擠出氧化物，其將被動(dòng)地殘留于焊接區(qū)近表面處,后續(xù)拉拔成形時(shí)極易斷絲，接頭變形行為決定了氧化物的擠出效果。因此,應(yīng)依據(jù)焊接盤條的直徑，優(yōu)化設(shè)置焊接時(shí)的頂鍛壓力、鉗口距離、夾緊力等參數(shù),得出最佳的變形量,在發(fā)揮盤條端頭性能潛力的基礎(chǔ)上完全擠出高溫氧化物。

圖1 對(duì)焊操作

3.2 焊后回火工藝

焊接接頭受高溫?zé)嵫h(huán)的影響，組織晶界處易積聚長大碳化物，增加組織局部晶粒度，且隨著快速冷卻形成脆性組織，必須對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行延伸部位的回火處理，改善焊接接頭及熱影響區(qū)的組織，如圖2所示。但是回火溫度區(qū)間范圍很小，當(dāng)回火時(shí)溫度過高,將導(dǎo)致局部組織過熱或過燒；當(dāng)焊接區(qū)域回火溫度過高,晶粒度增加,材料的韌性下降明顯,受載時(shí)在晶界處優(yōu)先形成裂紋源,導(dǎo)致拉絲斷裂。文獻(xiàn)指出[4]，為了提高熱處理的效果，可以采用多次回溫方式，或者高溫回火加1～3段回溫的過程，延長冷卻時(shí)間，可以顯著地降低接頭的脆性。

圖2 焊后回火

3.3 焊機(jī)鉗口與盤條表面清理

盤條對(duì)焊是利用接頭部位瞬間通電發(fā)熱并附加擠壓變形，因此為保證通電效果的穩(wěn)定性，使得盤條對(duì)接過程中電流密度保持一致，需要經(jīng)常檢查接觸導(dǎo)電部位；通常需對(duì)盤條端部20cm左右的表層磷化膜進(jìn)行清理，用砂紙打磨并露出金屬光澤。如圖3所示，盤條接頭試樣對(duì)比，下面的接頭清潔度不夠，焊接受熱不均，一旦盤條表面清潔度不夠，該處潤滑不良，拉拔成形時(shí)極易使鋼絲表面出現(xiàn)橫裂紋。應(yīng)重視盤條端部的接頭準(zhǔn)備工作，焊接時(shí)避免潤滑層的多余損失,對(duì)焊接部位的表面進(jìn)行后續(xù)改性處理,改善其摩擦性能,才能避免這樣的拉拔斷絲現(xiàn)象，如涂刷涂皂化劑等潤滑材料[5]。

圖3 接頭試樣對(duì)比

焊接與回火過程的電流密度受到銅鉗口表面清潔度的影響,在焊機(jī)長期使用與加熱高溫作用下，焊接鉗口和熱處理鉗口表面吸附大量的盤條表層磷化膜，如圖4所示，導(dǎo)致鉗口通電效果不佳，使盤條后續(xù)拉拔出現(xiàn)接頭斷絲。這是由于焊接接頭電弧損傷部位的應(yīng)力集中，且該部位焊接后溫度梯度大,快速冷卻后極易生成脆性的馬氏體組織。因此鉗口清潔度非常重要，為了避免這種損傷斷裂行為，需定期清理鉗口，保持其導(dǎo)電性能。

圖4 鉗口磷化膜示意

4 結(jié)論

綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，盤條焊接接頭部位拉拔斷絲的主要原因是：接頭部位的高溫氧化物夾雜殘留與表面、焊后回火溫度偏高和鉗口等端面接觸不良。因此,需改善焊接操作工序,選擇合適的焊接頂鍛間距和回火操作工藝,減少接頭組織中的第二相析出，可提高焊接接頭的綜合力學(xué)性能；同時(shí),改善焊機(jī)鉗口的清潔度，提高盤條焊接接頭的潤滑性,避免拉拔表面產(chǎn)生橫向裂紋。

[1] 魏效玲.基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的多指標(biāo)優(yōu)化方法研究[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010 27(3)：95-98.

[2] 楊 輝.高碳鋼盤條電阻對(duì)焊質(zhì)量的影響因素分析[J].熱加工工藝,2012 41(17)：134-138.

[3] 李 斌.82B盤條拉拔斷裂及原因分析[J].金屬制品,2006 32(3):11-15.

[4] 王鴻利.盤條焊接操作方法的改進(jìn)[J].金屬制品,2013 39(3):25-29.

[5] 羅 衛(wèi).大規(guī)格高碳盤條焊接斷裂原因分析[J].金屬制品,2004 30(2):31-33.

(本文文獻(xiàn)格式：李 偉,李國田.82B盤條焊接接頭拉拔斷裂影響因素分析[J].山東化工，2016，45(24)：102-103.)

實(shí)現(xiàn)精制棉制備纖維素的規(guī)?；鬯樯a(chǎn)并有效集塵

浙江力普精棉粉碎成套生產(chǎn)線的研究及產(chǎn)業(yè)化列入科技計(jì)劃

日前，2015年嵊州市科技計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目名單發(fā)布，國家高新技術(shù)企業(yè)，中國粉碎技術(shù)領(lǐng)航者--浙江力普粉碎設(shè)備有限公司研發(fā)的"精棉粉碎成套生產(chǎn)線的研究及產(chǎn)業(yè)化"項(xiàng)目榜上有名。這是該產(chǎn)品獲得國家專利(專利號(hào)：ZL. 201320555760.X)之后的又一榮譽(yù)。

被譽(yù)為"特種工業(yè)味精"的精制棉是制造醚類纖維素(如CMC、HEC、HPMC、MC等)、硝化纖維素(硝化棉)和醋酸纖維素的主要材料，廣泛用于食品、醫(yī)藥、日化、塑料、電子、造紙、冶金、航空航天等眾多領(lǐng)域。精制棉原料為天然植物纖維素纖維，符合人們?nèi)找娉缟械木G色、健康、環(huán)保的消費(fèi)觀念。隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，由精制棉深加工得到的纖維素衍生物產(chǎn)品在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用日益擴(kuò)大。為了進(jìn)一步提高精制棉質(zhì)量，特別是針對(duì)應(yīng)用于食品、醫(yī)藥行業(yè)纖維素所需要的食品級(jí)精制棉，其對(duì)加工設(shè)備及其工藝技術(shù)提出了新要求。但目前國內(nèi)用于粉碎精制棉的流程一般都存在效率低、人工要求高、粉塵污染等問題，通常先由人工將緊實(shí)的精制棉原料包打散后，再將打散后的棉絮投入精制棉粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，精制棉粉碎機(jī)出料口連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)后連接集料器和簡易的布袋式除塵器。

作為中國纖維素行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位，浙江力普專注、持續(xù)在這一領(lǐng)域進(jìn)行了系列創(chuàng)新開發(fā)并獲成功。項(xiàng)目創(chuàng)新亮點(diǎn)頗多，一是自主研發(fā)了一種精棉粉碎生產(chǎn)線，集打散、檢測、粉碎、集料、除塵于一體，實(shí)現(xiàn)了精制棉制備纖維素的規(guī)?；a(chǎn)并有效的集塵；二是在粉碎和開棉過程過程配套的輸送設(shè)備中均采用負(fù)壓輸送，并由脈沖袋式除塵器除塵，有效防止粉塵外泄，凈化工作環(huán)境；三是設(shè)置金屬檢測器，去除金屬雜質(zhì)，防止原料中因混有金屬雜質(zhì)而對(duì)粉碎機(jī)刀片造成損壞。

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2016-11-27

李 偉(1981—)，江西九江人，碩士，講師，主要研究方向：焊接技術(shù)、機(jī)械工程。

TG356

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1008-021X(2016)24-0102-02