低碳鋼厚板采用雙絲焊焊接效率及焊接工藝研究

于馨智

南京雷爾偉新技術股份有限公司 江蘇 南京 210061

近年來，眾多企業為了提高生產效率引進了焊接機器人進行自動化焊接作業，焊接生產效率和焊接質量得到一定程度提高。但不改變現有工藝的前提下如果想進一步提高焊接效率則會出現瓶頸。而厚板焊接生產率的提高主要依靠焊接時熔敷率的提高[1-3]。故使用雙絲焊設備，能夠進一步提高焊接效率。本文將以對比試驗的方法對雙絲焊在厚板中效率和工藝進行研究。

1 低碳鋼厚板采用雙絲焊焊接效率及焊接工藝研究

1.1 焊接設備及材料介紹

（1）焊接設備：本文采用機器人安裝雙絲焊的設備模式進行相關驗證工作。機器人使用安川AR2010機器人，機器人臂展2010mm，負載12kg。焊接電源采用奧地利福尼斯品牌，設備型號：TPS/I Twin Push。使用兩臺TPSi500型焊接電源配合雙絲控制器組成焊接電源。

（2）材料：①母材：使用16mm厚P355NL1材料作為本次研究的母材。材料執行標準：EN10028-3[4-7]；②焊材：使用Φ1.2mm G4Si1焊絲對母材進行焊接，焊絲執行標準：ISO14341；焊接保護氣：使用80%Ar+20%CO2氣體作焊接保護氣，焊接保護氣氣體執行標準：ISO14175。

1.2 焊接效率提升情況研究

本文采用雙絲焊與單絲焊進行對比的方式對低碳鋼厚板雙絲焊焊接效率提升情況進行分析。本試驗對16mm厚P355NL1材料的全熔透對接接頭的焊接效率進行統計與分析并得到了效率提升的確切數據。試驗過程及統計數據如下：使用16mm×150×500mm的P355NL1材料，開30°坡口，鈍邊1mm，見圖1。并在坡口背面加裝6mm厚碳鋼板做焊接墊板，焊接間隙3mm，平焊位置焊接。接頭形式見圖1。

具體焊接層次見圖2。

圖2 單絲焊及雙絲焊焊接層次

通過焊接層次對比雙絲焊比單絲焊會少焊接3道焊縫，從焊接層次上效率提升43%。

焊接時間對比見表1。通過焊接時間對比單絲焊焊接單層焊接效率提升55%左右。

表1 單絲焊與雙絲焊焊接時間對比

1.3 焊接工藝研究

（1）雙絲焊焊槍姿態對焊縫成型的影響

不同的焊槍焊接姿態對焊縫成型有很大影響，針對雙絲焊在不同焊槍姿態做了試驗，以確定雙絲焊焊接時最佳的焊槍姿態。本試驗以對接平焊為基準，通過對比不同焊槍姿態焊接的試驗件焊縫，最終找出雙絲焊焊槍的最佳焊接姿態[13]。

福尼斯雙絲焊焊絲夾角已固定（兩根焊絲夾角在20°左右，見圖3），故本試驗只能從焊槍相對試驗件的傾角方向做對比試驗，本試驗采取3種不同的焊槍角度具體焊槍位置示意圖見圖4。

圖3 福尼斯雙絲焊焊絲夾角示意圖

圖4 三種焊槍姿態示意圖

通過3種焊槍姿態焊接試驗件外觀檢查結果見表2。外觀檢查參照標準：ISO5817[8]。

表2 不同焊槍姿態對焊縫成型對比結果

通過試驗焊接時必須確保焊槍后傾姿態。

（2）焊接電流類型

對于氣體保護焊大多采用的直流焊接和脈沖焊接（焊機自帶一元化脈沖模式）兩種電流類型，故本文對這兩種電流類型對雙絲焊進行工藝驗證。評定依據為焊接飛濺多少進行判定。

不同電流類型的對比試驗結果見表3。

表3 不同電流類型對比試驗結果

通過焊接試驗件對比得出脈沖電流類型適合雙絲焊。

（3）焊接工藝驗證

通過對接試件的焊接試驗，驗證焊接工藝。對試件進行破壞性試驗（拉伸、彎曲、沖擊、硬度和宏觀檢查）。

宏觀試驗參照ISO17639[8]；拉伸試驗參照ISO4136[9]；彎曲試驗參照ISO5173[10]；沖擊試驗參照ISO9016[11]；硬度檢測參照ISO9015.1[12]。經過試驗驗證焊接工藝合格。

2 結束語

雙絲焊與單絲焊相比可有效提高焊接效率50%左右；通過焊接工藝研究得出：①采取焊槍相對焊接工件后傾一定角度的姿態進行焊接；②雙絲焊適合采取脈沖類型電流進行焊接作業；③采取的焊接工藝參數焊接，能夠滿足相關要求。