藥芯焊絲焊接工藝對焊縫力學性能的影響

韓海峰，呂奎清，肖慶華

(鐵錨焊接材料股份有限公司，湖北 武漢 430084)

藥芯焊絲焊接工藝對焊縫力學性能的影響

韓海峰，呂奎清，肖慶華

(鐵錨焊接材料股份有限公司，湖北 武漢 430084)

研究了焊接工藝對力學性能的影響，采用YCJ501－1(φ 1.2 mm)焊絲焊接試板，研究了藥芯焊絲的線能量、層(道)間溫度對焊縫力學性能，焊絲干伸長度和氣體流量對工藝性能的影響。通過試驗對比發現，在一定工藝范圍內，焊縫金屬抗拉強度、屈服強度、低溫沖擊韌性隨線能量的增加而增加，化學成分變化不大；隨著層(道)間溫度的降低，焊縫金屬抗拉強度升高，低溫沖擊韌性下降。通過工藝性能試驗對比，確定了焊接過程中焊絲干伸長度、保護氣體流量的最佳值。

線能量；層(道)間溫度；焊縫金屬力學性能

0 前言

高質量、高效率、高性能和低成本是制造企業生產產品追求的目標。藥芯焊絲作為一種有發展前景的焊接材料，在焊接材料中所占的比例已越來越大，它克服了焊條電弧焊不能連續焊接的缺點，焊接效率是焊條電弧的3～5倍，同時又克服了實心焊絲飛濺大、工藝性能差的缺點，并可以通過調整藥芯的成分來焊接各類鋼材，因此，研究、推廣和應用藥芯焊絲是提高焊接生產率和焊接質量的重要途徑之一[1－2]。但是，在試驗和實際中發現，不同的焊接工藝參數對藥芯焊絲焊縫力學性能有很大的影響。在此研究了藥芯焊絲的線能量、層(道)間溫度對焊縫力學性能、焊絲干伸長度以及氣體流量對工藝性能的影響，為武漢鐵錨焊接材料股份有限公司的產品(YCJ501－1)出廠檢驗尋求最佳工藝提供依據。

1 試驗用焊接材料與試板裝配

武漢鐵錨焊接材料股份有限公司生產的藥芯焊絲 YCJ501－1(Φ 1.2mm)；CO2保護氣體，純度大于等于99.5%；唐山松下KR500型CO2氣體保護焊機；B 級板(板厚 20 mm)，坡口 10°。

2 試驗方法和條件

試板裝配與截取如圖1所示。焊接過程中每層焊接兩道；焊絲干伸長15～17mm；氣體流量18～20L/min。

3 焊接工藝對焊縫力學性能的影響

(1)線能量對焊縫力學性能的影響。

焊接線能量計算

式中 E為焊接線能量(單位：kJ/cm)；U為焊接電壓(單位：V)；I為焊接電流(單位：A)；v為焊速(單位：cm/min)。

圖1 試板裝配與截取示意

焊接線能量集中反映了焊接電流、焊接電壓和焊接速度對焊縫金屬力學性能的綜合影響，是決定焊縫金屬力學性能的主要因素。本研究是在焊接速度不變的情況下，通過改變焊接電流、電壓來改變焊接線能量，觀察不同線能量下焊縫金屬力學性能的變化。焊接時施焊參數見表1，焊縫金屬的化學成分和力學性能見表2。

表1 施焊參數

表2 焊縫金屬化學成分和力學性能

由表1、表2可知，在一定范圍內，隨著線能量的增加，焊縫金屬抗拉強度、屈服強度增加，焊縫金屬低溫沖擊韌性增加，而焊縫金屬的化學成分變化不大。

(2)層(道)間溫度對焊縫力學性能的影響。

層(道)間溫度是決定焊縫冷卻速度的另一主要因素。試驗主要通過改變不同的層(道)間溫度來觀察不同溫度下的焊縫金屬力學性能的變化。焊接時施焊參數見表3，焊縫金屬力學性能見表4。

表3 施焊參數

表4 焊縫金屬力學性能

由表4可知，隨著層(道)間溫度的降低，焊縫金屬抗拉強度升高，而焊縫金屬低溫沖擊韌性下降。

4 焊絲干伸長度和氣體流量對工藝性能的影響

(1)干伸長度的影響。

實際工作中發現：焊絲干伸長度太大，電弧不穩，飛濺過大；焊絲干伸長度太短，電弧過短，飛濺易堵導電嘴，使氣體保護不良，焊縫易產生氣孔。根據經驗得出：干伸長度＝焊絲直徑×(10～15)mm。

(2)氣體流量的選擇。

氣體流量的不足將使填充金屬過渡和焊縫金屬保護不良，從而引起焊縫氧化和產生氣孔。氣體流量過大可能造成紊流，并可能與空氣混合，對焊縫質量的影響與氣體流量不足的情況是一樣的。試驗表明，藥芯焊絲所需保護氣體流量為18～20 L/min比較適宜，具體情況視焊接電流稍微做變動。

5 結論

(1)在一定的范圍內，焊縫金屬抗拉強度、屈服強度、焊縫金屬低溫沖擊韌性隨線能量的增加而增加，而焊縫金屬的化學成分變化不大。

(2)隨層(道)間溫度的降低，焊縫金屬抗拉強度升高，而焊縫金屬低溫沖擊韌性下降。

(3)根據經驗得，焊絲干伸長度＝焊絲直徑×(10～15)mm。

(4)藥芯焊絲在焊接過程中所需保護氣體流量18～20 L/min 為宜。

Study on influence of welding process on FCW properties

HAN Hai-feng，LU Kui-qing，XIAO Qing-hua
(Wuhan Temo Welding Consumables Co.，Ltd.，Wuhan 430084，China)

This paper studied the influence of welding process for mechanical properties，which adopted FCJ501－1(φ 1.2 mm)flux－cored wire to weld the test plate，and studied the heat input，layers interpass temperature of the flux－cored wire，to the influence of welding process performance，such as welding seam mechanics，wire extension，and gas shielded flow.The comparative analysis of experiments showed that the tensile strength，yield strength，low temperature impact toughness of welding metal inceased，while the heat input increased，and chemical components of welding metalchangedalittle.Andthetensilestrength，yieldstrenght，lowtemperatureimpacttoughnessofweldingmetal reduced，while layer interpass temperature reduced.And though the comparative analysis of experiments，defined the optimal value for wire extension of flux－cored wire，gas shield flow.

DSP；DC Driving；PWM；IGBT

TG422.3

A

1001－2303(2011)03－0095－02

2009－06－26；

2010－11－20

韓海峰(1977—)，男，黑龍江人，工程師，學士，主要從事焊接材料的研發工作。