20mm的鋼板不開坡口埋弧焊工藝研究

楊雙波

摘要：通過埋弧焊焊接中厚板開坡口與不開坡口焊接的工藝比較，了解到在中厚板埋弧焊不開坡口焊接不僅給我們節(jié)省很多加工工序，還能讓企業(yè)節(jié)省成本。研究不開坡口埋弧焊工藝，提高焊接質(zhì)量和焊接效率，推廣此種技術(shù)在中厚板領(lǐng)域的應(yīng)用。20mm的鋼板在不開坡口的情況下進(jìn)行埋弧焊焊接，電流對(duì)焊縫質(zhì)量的影響；對(duì)與不同厚度的板材的焊接工藝參數(shù)也是不一樣的，在焊接20mm的碳鋼，在選擇第一層焊接電流上時(shí)為690-710A，第二層時(shí)焊接電流為740-760A。

Abstract： By comparing the welding technology with groove and welding technology without groove of the thick plate in submerged-arc welding， it is understand that the welding technology without groove saves a lot of machining process and saves cost of the enterprise. The research of the submerged-arc welding technology without groove can improve the welding quality and welding efficiency. So， its application should be promoted in the field of medium and thick plate. The electricity of submerged-arc welding without groove of 20mm steel plate has different influence on the welding quality， the influence on the welding technology parameters of plates with different thickness are also different. The welding of 20mm carbon steel should choose 690-710A for the welding electricity of the first layer and 740-760A for the welding electricity of the second layer.

關(guān)鍵詞：埋弧焊；不開坡口；焊接工藝；最優(yōu)參數(shù)

Key words： submerged-arc welding；groove；welding technology；optimal parameters

中圖分類號(hào)：TG44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）07-0152-03

0 引言

在埋弧焊運(yùn)用過程中，埋弧焊開破口焊接現(xiàn)在主要存在的不足之處是埋弧焊在焊接過程中使用的焊劑比較多，帶來的焊接成本就高很多，在焊接效率上不是太高。埋弧焊不開坡口焊接可以提高生產(chǎn)效率，而且在焊接過程中焊劑的使用量可以減少很多，這樣就可以節(jié)約生產(chǎn)成本。不開坡口焊接對(duì)于一個(gè)企業(yè)來說不僅減少一道加工工序，縮短產(chǎn)品的加工時(shí)間，而且在焊劑使用上也可以減少，也可以減少焊接成本。研究不開坡口埋弧焊工藝，提高本廠焊接質(zhì)量和焊接效率，推廣此種技術(shù)在中厚板領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 試驗(yàn)思路

線能量是影響焊縫成型的主要因素，我們主要研究焊接電流對(duì)焊縫的熔深、余高、熔寬的影響。在保證各硬件設(shè)施相同的情況下，還有保證焊接電壓、焊接速度、裝配間隙相同的情況下，靠調(diào)整焊接電流的大小來看對(duì)焊縫的影響。焊接母材都選用Q345R（鋼的化學(xué)成分（熔煉分析，%）應(yīng)符合表1，力學(xué)性能符合表2），焊劑選用HJ431，焊絲選用H10Mn2，焊絲直徑為4mm。焊接設(shè)備：焊研威達(dá)ZD5（D）-1000多功能弧焊整流器、A1/A2型埋弧焊小車。輔助設(shè)備：火焰切割小車、氧氣、、乙炔、槽鋼。分析檢測(cè)設(shè)備：超聲波檢測(cè)（如表1、表2所示）。

2 試驗(yàn)條件和方法

先用火焰切割小車把母材切成若干快80×200mm的塊，也切下若干快引弧板或熄弧板，先將他們組裝成圖1所示。

在保證焊接電壓、焊接速度、裝配間隙相同的情況下，靠調(diào)整焊接電流的大小來看對(duì)焊縫的影響。具體情況為電壓為34V，焊接速度38cm/min，間隙保證在1-2mm之內(nèi)，電流分別選擇了650A、720A、800A、850A、900A。在焊好第一面之后用鋸床切開一段焊縫，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，看焊縫的融合程度，并根據(jù)焊縫的熔合情況選擇焊接另一面的焊接電流，在兩面都焊好之后，將試件進(jìn)行超聲波檢測(cè)，看焊縫內(nèi)部有無缺陷，再將焊縫切下磨金相式樣，看內(nèi)部組織和打硬度測(cè)試，從而找到一個(gè)合理的焊接電流。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)試驗(yàn)方案表3進(jìn)行焊接試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析：

3.1 電流對(duì)焊縫熔深的影響

焊接電流與焊縫熔深和熔寬的關(guān)系如圖2所示，熔深隨焊接電流的增加而增大，當(dāng)焊接電流小于720A時(shí)，熔深的增加速率較為明顯，但是當(dāng)電流大于720A時(shí)，熔深趨于穩(wěn)定，其深度并不隨焊接電流的增加而增加；焊縫的熔寬隨焊接電流的增加呈遞增趨勢(shì)，當(dāng)焊接電流小于740A時(shí)，熔寬的遞增速率較慢，當(dāng)焊接電流大于740A時(shí)，熔寬的遞增速率明顯增加。這一現(xiàn)象可能是由以下原因造成的。

埋弧焊的線能量大致可分為三個(gè)部分：增加熔深的熱量、增加熔寬的熱量和散失的熱量。當(dāng)焊接電流小于740A時(shí)，用于增加熔深的熱量大于用于增加熔寬的熱量，焊接電弧的穿透能力較強(qiáng)，隨著電流的增加，故表現(xiàn)為隨著焊接電流的增加，熔深的增加量較熔寬的增加量更為明顯；當(dāng)焊接電流大于740A時(shí)，由于受焊接電流密度的限制，埋弧焊電弧的穿透能力達(dá)到最大值，電流的增加并不能增大熔深，而是將增加的熱量用于增大熔寬，故表現(xiàn)為隨著焊接電流的增加，其熔深幾乎沒有變化，而熔寬在不斷地增加。

由此可見，埋弧焊的焊接電流并非越大越好，當(dāng)電流達(dá)到一定程度時(shí)，焊縫的熔深達(dá)到最大值，超過該值后，焊接電流的增加并不能增大熔深，只會(huì)增加熔寬。

3.2 電流對(duì)余高的影響（圖3）

3.3 焊縫金屬的熔合質(zhì)量

雙面焊縫熔合質(zhì)量如圖4所示，正面焊接電流700A，反面焊接電流650A的焊接工藝并不能完全熔透焊件；當(dāng)正面焊接電爐800A（或850A），反面焊接電流680A（或660A）時(shí)，正面焊縫和反面焊縫存在部分熔合區(qū)，這說明焊件被完全焊透。

3.4 最優(yōu)參數(shù)的確定

從上面分析中可以明顯看出，在電流小于750A時(shí)，焊縫的余高是明顯很大的，所以在余高和母材的連接點(diǎn)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)于焊接來說是不好的。在保證焊透的情況下，電流也不易太大，這樣會(huì)影響焊縫的內(nèi)部組織，所以在合理的焊接參數(shù)選擇如表4所示。

4 結(jié)論

4.1 電流對(duì)焊接質(zhì)量的影響

焊接電流是決定焊縫熔深的主要因素。其他條件不變時(shí)，焊接電流增大，焊縫的熔深H及余高a均增加，而焊縫的寬度變化不大。正常情況下，焊接電流大，電弧的穿透能力強(qiáng)，母材的熔深增加。

熔深和電流的關(guān)系為：H=Km*I

H——焊縫的熔深；Km——埋弧焊的熔深系數(shù)；I——埋弧焊的焊接電流。

不同焊接條件下，Km值不同。不開坡口的情況下每100A的電流它的熔深基本上可以達(dá)到1mm。

因此，焊接電流應(yīng)根據(jù)熔深要求首先選定，焊接電流既不能過大也不能過小。

4.2 最佳的工藝參數(shù)

對(duì)與不同厚度的板材它的焊接工藝參數(shù)是不一樣的。在焊接20mm的碳鋼最佳焊接工藝參數(shù)如表5所示。

4.3 實(shí)驗(yàn)不足的地方

在做焊接實(shí)驗(yàn)的過程中，由于設(shè)備有限和時(shí)間不足等原因，未完成試件的力學(xué)性能和金相分析，所以希望在后面的時(shí)間里補(bǔ)上這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，完善實(shí)驗(yàn)。

在焊接20mm碳鋼埋弧自動(dòng)焊不開坡口焊接在焊接電流選擇上是一個(gè)重要問題，雖然在焊接實(shí)驗(yàn)過程中沒有考慮電弧電壓、焊接速度的變化，會(huì)對(duì)焊縫成型有多大的影響，這也是焊接實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要失誤之處，所以希望再下來的時(shí)間里能夠引起注意，但是總體來說在焊接電流的選擇方面是比較合理的，而且在焊接的試件上的總體質(zhì)量上來說還可以，熱影響區(qū)也比較合理。

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