工藝參數(shù)對(duì)CO2氣體保護(hù)焊接頭沖擊性能的影響

李成思

（1.河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473000；2.北京理工大學(xué) 機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100081）

0 前言

為獲得較高的接頭質(zhì)量，在施工中不同等級(jí)的鋼材選用與之相匹配的焊接材料，可以獲得與母材相似的各種性能。沖擊功是焊接接頭性能的一個(gè)重要的評(píng)價(jià)參數(shù)，無(wú)論在焊材入庫(kù)檢測(cè)還是焊接工藝評(píng)定實(shí)驗(yàn)中都至關(guān)重要。因此在正確選用焊接材料的前提下，通過(guò)選用合理的焊接參數(shù)可以提高焊接接頭的沖擊性能[1-2]。

1 熔敷金屬

在CO2氣體保護(hù)焊試驗(yàn)中，選取某一焊絲（直徑φ1.2mm，簡(jiǎn)稱X焊絲），等級(jí)為3Y，先根據(jù)其質(zhì)保書相關(guān)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)其產(chǎn)品是否達(dá)到船級(jí)社規(guī)范要求[3-4]。

1.1 焊接材料熔敷金屬試驗(yàn)

根據(jù)船級(jí)社規(guī)范要求進(jìn)行X焊絲的熔敷金屬試驗(yàn)。焊接坡口設(shè)計(jì)及焊道布置和焊接順序如圖1、圖2所示，焊后力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。

圖1 坡口設(shè)計(jì)Fig.1 Groove design

圖2 焊道布置與焊接順序Fig.2 W elding sequence and welding sequence

1.2 熔敷金屬化學(xué)成分分析[5－6]

取焊縫金屬截面，去除襯墊，通過(guò)直讀光譜分析焊縫中心，注意分析部位盡可能取在中心位置，減少母材對(duì)焊縫化學(xué)成分的影響。其化學(xué)分析結(jié)果如表2所示。

由表1、表2可知，X焊絲的力學(xué)性能和化學(xué)成分均滿足船級(jí)社規(guī)范要求。

表1 熔敷金屬力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果Table 1 Test results of deposited metal mechanical properties

表2 熔敷金屬化學(xué)成分分析Table 2 Chemical composition analysis of deposited metal %

2 試驗(yàn)對(duì)比

試驗(yàn)采用控制變量法，改變單一焊接參數(shù)，對(duì)比其對(duì)焊接接頭沖擊性能的影響。采用立向上對(duì)接焊位置，因?yàn)榱?duì)接焊接熱輸入相對(duì)較大，對(duì)焊接接頭沖擊性能影響較為明顯[7-8]。

2.1 試驗(yàn)基本條件

基本試驗(yàn)條件如表3所示。

2.2 層間溫度對(duì)沖擊性能的影響[3-6]

在基本試驗(yàn)條件下進(jìn)行3組測(cè)試，分別為SY1、SY2、SY3。保持電流、電壓相同，氣體流量25 L/min，說(shuō)明：①設(shè)定不同的層間溫度，各項(xiàng)參數(shù)見表4。焊道布置和焊接順序見圖2，沖擊試驗(yàn)結(jié)果如表5、圖3所示。

表3 試驗(yàn)條件Table 3 Test conditions

表4 SY1、SY2、SY3 焊接條件Table 4 W elding conditions of SY1,SY2 and SY3

表5 SY1、SY2、SY3 沖擊試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Impact test results of SY1,SY2 and SY3

圖3 層間溫度與沖擊值關(guān)系Fig.3 Relationship between interlayer temperature and impact value

由表5和圖3可知，在電流、電壓一定的情況下，氣流量25 L/min、層間溫度200～210℃可以保證較高的沖擊值。

2.3 氣體流量對(duì)沖擊性能的影響

在基本試驗(yàn)條件下進(jìn)行2組測(cè)試，分別為SY2、SY4。保持電流、電壓相同，層間溫度為151～157℃，設(shè)定2組不同的氣流量，分別為25L/min和15 L/min，其各項(xiàng)參數(shù)如表6所示，焊道布置和焊接順序如圖2所示。焊后進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

由表7可知，當(dāng)電流、電壓一定，層間溫度控制在151～157℃、氣體流量25 L/min時(shí)的沖擊值明顯高于氣體流量為15L/min的沖擊值。

2.4 焊接電流、焊層對(duì)沖擊性能的影響[9-10]

在基本試驗(yàn)條件下進(jìn)行3組測(cè)試，編號(hào)分別為SY2、SY5、SY6。試驗(yàn)編號(hào) SY2和 SY5為層間溫度151～157℃、氣體流量25 L/min，調(diào)節(jié)電流電壓的大小，測(cè)試電流電壓對(duì)焊縫沖擊性能的影響。試驗(yàn)編號(hào)SY6是在編號(hào)SY5的焊接參數(shù)下，增加焊接層數(shù)與道數(shù)，檢測(cè)焊層焊道對(duì)焊縫沖擊性能的影響。3組試驗(yàn)具體參數(shù)如表8所示，焊后進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表6 SY2、SY4焊接條件Table 6 W elding conditions of SY2 and SY4

表7 SY2、SY4沖擊試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Impact test results of SY2 and SY4

由表9可知，在保證其他焊接參數(shù)不變的情況下，SY2和SY5在適當(dāng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊接電流電壓對(duì)焊縫沖擊值沒有大影響。由SY5和SY6的沖擊值可以看出，在保證其他焊接參數(shù)不變的情況下，增加焊接的層數(shù)與道數(shù)，對(duì)焊縫的沖擊值無(wú)明顯影響。

表8 SY2、SY5、SY6 焊接條件Table 8 W elding conditions of SY2，SY5 and SY6

表9 SY2、SY5、SY6 沖擊試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Impact test results of SY2，SY5 and SY6

3 結(jié)論

在電流、電壓一定，氣流量為25L/min等其他焊接參數(shù)相同的情況下，層間溫度控制在200～210℃可以有效提高焊縫的沖擊性能。在電流、電壓一定，層間溫度為151～157℃，在適當(dāng)范圍內(nèi)提高焊接電流、電壓，對(duì)焊縫沖擊性能無(wú)明顯影響。當(dāng)電流電壓一定，氣體流量為25L/min，層間溫度151～157℃，保證其他焊接參數(shù)不變的情況下，增加焊層和焊道的數(shù)量，焊縫沖擊性能無(wú)明顯變化。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)施工的實(shí)際情況選擇焊接參數(shù)，在保證焊接質(zhì)量的前提下，選擇可以提高生產(chǎn)效率的焊接參數(shù)。