基于纜式焊絲異種鋼材焊接性能工藝研究

劉龍 董曼淑

摘要：多股焊絲是一種新型結(jié)構(gòu)的焊接材料， 其結(jié)構(gòu)最早在2009 年由中國礦業(yè)大學(xué)高頂教授首先提出[1]， 并授權(quán)進行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。近幾年來通過對多絞股焊絲的使用研究， 出現(xiàn)了以“多絞股焊絲” 為核心的包含了焊接材料、焊絲結(jié)構(gòu)、捻絲裝備、弧焊電源以及特種工藝開發(fā)等多項技術(shù)研究[2]。纜式焊絲為一種多絞股焊絲，本文主要通過多纜式焊絲在異種鋼間焊接試驗，研究纜式焊絲在煤機中部槽組件上的焊接性能。

Abstract： Multi-strand welding wire is a new type of welding material. Its structure was first proposed by Professor Gao Ding of China University of Mining and Technology in 2009[1]， and was authorized for industrialized production and application. In recent years， through the research on the use of multi-stranded welding wire， a number of technical researches including welding materials， welding wire structure， twisted wire equipment， arc welding power supply and special process development have emerged with "multi-stranded welding wire" as the core[2]. The cable welding wire is a kind of multi-stranded welding wire. This paper mainly studies the welding performance of the cable welding wire on the central slot assembly of the coal machine through the welding test of the multi-cable welding wire between dissimilar steels.

關(guān)鍵詞：高強纜式焊絲;異種鋼焊接;煤機產(chǎn)品

Key words： high-strength cable welding wire;dissimilar steel welding;coal machine products

中圖分類號：TG457.11???????????????????????????????? 文獻標(biāo)識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1006-4311（2020）28-0155-02

1? 試驗材料

1.1 試驗條件

本次試驗采用的一種試驗?zāi)覆臑檫M口NM450（布氏硬度為450HB的耐磨鋼板）耐磨鋼板，下料外形尺寸為500mm×100mm×50mm。進口NM450耐磨鋼具有良好的冷彎性，非常好的可焊性。由于其兼具高硬度、高耐磨性所以應(yīng)用于自卸車車廂、破碎機、入料器、鏈輪等磨損嚴(yán)重的場合。其學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2。另一種母材選用鑄鋼試板（ZG30SiMn），下料外形尺寸為500mm×100mm×50mm。其大致化學(xué)成分見表3，力學(xué)性能見表4。

1.2 試驗焊材

本實驗選用纜式焊絲（等同于國標(biāo)ER59-G焊絲）、對進口耐磨NM450鋼與ZG30SiMn鑄鋼進行焊接，試驗所選焊絲規(guī)格為Φ2.4mm，其化學(xué)成分如表5。

2? 試驗方法與過程

本次試驗為了減少焊接雜質(zhì)對焊縫性能的影響，焊前對母材表面進行了打磨。試驗采用熔化極氣體保護焊焊接設(shè)備選用漢神HC650D水冷焊機，保護氣體為80%Ar+20%CO2。焊接采用多層多道焊，焊后不進行熱處理，自熱冷卻。

2.1 材料及坡口形式

①ZG30SiMn鑄造試板：外形尺寸500mm×100mm×50mm共4件，其中2件開K型25°坡口，另2件不開坡口。

②進口NM450耐磨試板：外形尺寸500mm×100mm×50mm共4件，其中2件開K型25°坡口，另2件開J型45°坡口。

③接頭形式：ZG30SiMn+進口NM450分別組成X型50°接頭2組如圖1所示，J型接頭2組如圖2所示。

2.2 焊接工藝參數(shù)

見表6（表中XA、JA其中X、J為坡口形態(tài)，A為纜式焊絲型號）。焊接完成24小時后觀察外觀檢查無缺陷，然后遵照相關(guān)規(guī)定制作拉伸和沖擊試樣。

3? 試驗結(jié)果分析

3.1 焊縫成型結(jié)果分析

焊接完成后試板表面整體效果如圖3，對試板通過線切割加工得到焊縫橫截面切片用硝酸溶液進行腐蝕后得到表面效果如圖4。由圖3可見，纜式焊絲異種鋼焊接焊縫周圍產(chǎn)生飛濺小成型好。由圖4可見，焊接接頭成型較好但是焊層覆蓋處有部分夾渣。

3.2 拉伸試驗結(jié)果分析

本次拉伸試驗采用300kN常溫拉伸試驗機（CMT5305），試驗結(jié)果如表7所示。由表中數(shù)據(jù)可知：

①X型坡口試棒抗拉強度平均值為713.5MPa，J型坡口試棒抗拉強度平均值為707MPa。纜式焊絲異種鋼焊接X型接頭形式抗拉強度略高于J型。

②纜式焊絲異種鋼焊接X型、J型焊接接頭形式抗拉性能都滿足煤機中部槽使用性能，焊接接頭強度較高。

3.3 沖擊試驗結(jié)果分析

本次試驗機床選用的JBW-300沖擊試驗機試驗結(jié)果如表8所示。（X、J為焊縫形態(tài)，A為焊絲型號）由表中數(shù)據(jù)可知：

①纜式焊絲無論是在X型焊接坡口還是在J型焊接坡口都是熱影響區(qū)沖擊功較大，焊縫區(qū)沖擊功較小;

②焊絲焊縫區(qū)與熱影響區(qū)沖擊功均滿足中部槽使用需求，不存在脆化傾向，沖擊韌性較好。

4? 總結(jié)

本次以多絞焊絲為研究對象通過對鑄鋼與耐磨板進行焊接試驗，得出以下結(jié)論：

①纜式焊絲異種鋼焊接送絲平順，電弧穩(wěn)定，成形良好。V平焊縫打底焊，熔深淺，在保證打底焊透的情況下，需要2.5mm間隙填充，蓋面效率高。

②焊縫橫斷面腐蝕結(jié)果表明，纜式異種鋼多層多道焊過程中存在夾渣現(xiàn)象。需要在焊接過程中適當(dāng)增大電流，擺動電弧攪動熔池，吹開焊道上的氧化物。

③纜式焊絲對NM450耐磨鋼板與ZG30SiMn鑄鋼焊接接頭機械性能滿足煤機中部槽組件使用需求。

參考文獻：

[1]中國礦業(yè)大學(xué).一種多股絞合焊絲：中國，201455512U[P].2015-05-12.

[2]關(guān)橋，林尚楊.熔焊新技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集[J].北京：中國焊接學(xué)會：2003，11.

[3]苗國因.基于多絞股焊絲對Q345B鋼板焊接的研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2018.

基金項目：天地科技股份有限公司科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資金專項（2018-TD-MS056）。

作者簡介：劉龍（1992-），男，寧夏中衛(wèi)人，助理工程師，本科，主要研究方向為煤機制造。