埋弧自动焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响

  基层焊接因为基层材料为16Mn钢,其焊接性较好,可采用MMA焊。随电流增大,电弧吹力及液态金属重力有所增加,背面焊剂熔化量增多且被排斥的体积加大,使背面余高增大,但到一定程度时因为受到成形槽的限制无法增大,只能在一定范围波动。而焊丝熔化量稍有减少,造成焊缝余高有所减小。

  焊接电流变化对成形的影响

   以δ=10 mm的16MnR钢板为例,改变U、I及v三者之一,而保持其他前提不变进行试验,分析U、I、v对正反面成形的影响。焊接试板分别为厚6mm、8mm、10mm、12 mm,尺寸为100 mm×1 000 mm的16MnR钢板试板的基准试验参数为U=39~41 V,I=200~750 A,v=28 m/h,c=2.5~3.5 mm。焊丝选用4 mm的H08MnA,焊剂采用HJ431。随电流增大,弧柱直径增大,因为焊件组对间隙较大,使电弧潜入熔池深度增大,这样电弧雀斑移动范围受到限制,因而使正面熔宽度化较小,并随电流增大、铁水流入反面熔池量增加,使正面熔宽略有减小。试验设备采用MZ-1000型埋弧自动焊机。随电弧电压增高,电弧的辐射作用加强,使焊缝背面熔宽略有增加。在此基础上变化其他参数就可找出其影响规律。

   试板的基准试验参数同前,只改变电弧电压,其他参数不变。如图2所示。因此,电弧电压要与焊接电流相匹配。方槽垫板优于圆弧形成形槽垫板,其焊缝对中要求低、焊剂敷放平均、反面成形好。我们以16MnR钢板为例,对焊接参数和工艺因素对单面埋弧焊双面成形质量的影响规律进行研究,以利于该工艺的应用。焊后分别丈量焊缝正面熔宽B、余高H和焊缝背面熔宽B′、余高H′。随电弧电压增高,电弧功率加大,工件输入热量有所增加,同时电弧拉长,电弧雀斑流动范围变宽,工件熔化面积增大,从而导致焊缝正面熔宽增加。可见,U与δ、I与δ、c与δ是随δ增加而增加,v与δ是随δ增加而减小。焊接时,按照基层、过渡层、复层的顺序进行焊接。

    焊接速度变化对成形的影响试板的基准焊接参数同前,只改变焊接速度,保持其他参数不变。焊接时,要在保证熔合良好的条件下,应尽量采用较小的焊接电流、较大的焊接速度,以减少焊缝的稀释率。过渡层焊缝金属的表面应高出界面0.1~1.5 mm,基层焊缝表面间隔界面要控制在1.5~2.0 mm;过渡层厚度控制在2~3 mm内。其焊缝熔宽、余高与焊接电流的关系见图3。但为防止接头泛起晶间侵蚀、热影响区的“刀蚀”、焊接接头的应力侵蚀、热裂纹等,选择焊接材料时,尽量使焊缝成为双相组织;采用小电流、大焊速;严格控制层间温度,答应在前后焊道施工间隙时冷却接头,层间温度应小于60℃。
   衬垫采用方槽铜垫板+焊剂,强迫冷却成形方式。过渡层焊接完毕后,应采用超声波或渗透渗出法进行无损检修。焊缝熔宽、余高与焊接速度的关系见图5。表1和图2给出的参数变化范围均可使焊缝获得良好成形。单面埋弧焊双面成形工艺可一次获得双面成形焊缝,具有进步出产率、改善劳动前提、缩小焊接空间位置等长处,因此该工艺在锅炉、压力容器及其他金属结构制造中得到应用。跟着焊接速度增加,焊接线能量减小,因而金属熔敷量减少,从而导致焊缝正面熔宽下降,但背面焊缝熔宽变化缓慢。

   为了研究焊接参数对单面焊双面成形尺寸的影响规律,必需确定一定板厚、一定材料时双面成形的最佳焊接参数,即电弧电压、焊接电流和焊接速度。跟着焊接速度的增加,也使正坡口外形坡口表面及其四周擦洗干净,去除污垢。但因为复合钢的复层是不锈钢,预热温度应控制在300℃以下,焊接时的层间温度也应保持在相宜的低温下,以防止其复层过热或产生晶间侵蚀。

   随电流增大,焊丝熔化量增多,在正面熔宽近于不变时,使正面余高增大,但同时因为背面焊缝体积亦增大,因而正面余高增量渐小。表明焊接热输入量是随板厚增加而增加。

   总之,要想使焊件完全焊透获得理想的双面焊缝,应该采用较大的焊接电流。表1给出的数据可作为焊接参数对正反面成形影响的中间值或基准参数。但是实际焊接时,对焊接设备精度、装配质量、焊接参数及网压波动等方面要求较严格,上述诸因素波动程度较大,反面成形质量不易保证,因而这种工艺的应用还受到一定限制。

   总之,电弧电压主要影响熔宽,不象焊接电流要求那样严格。基层焊接工作完毕后,应提高前辈行外观检查(焊缝不得存在裂纹、气孔和夹渣等缺陷),然后进行X射线探伤。无损探伤合格后,应将基层焊缝表面打磨平整,使其表面略低于基层金属表面。但电弧电压过高会产生咬边缺陷。焊速每变化3 m/h焊一组试件,共焊五组,分别丈量B、H、B′、H′值。随电流增大,对熔池输人热量和电弧雀斑压力增加,焊丝熔化量增多,使熔深增加,在背面则表现为熔宽增加,但因为正面熔宽的限制,背面熔宽增加到一定值后变化渐缓。电流每变化50 A焊一组试件,共焊5组试件。只改变焊接电流,其他参数不变。