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1、双丝窄间隙焊接工艺参数对焊缝成形的影响博1,范成磊1,杨春利1,张良锋2赵(1.哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001;2.海洋石油工程股份有限公司海洋工程技术中心,天津300451)摘要:通过工艺试验,研究了双丝共熔池窄间隙焊焊丝与侧壁间距、双丝前后间距和双丝倾角3个工艺参数对焊缝成形的影响。结果表明,焊丝与侧壁间距减小,侧壁熔深和表面下凹增加;沿焊接方向双丝倾角为零时,侧壁熔深和表面下凹达到最大值;而在电弧和熔池热量的共同作用下,双丝前后间距增大,侧壁熔深和表面下凹先增大,后减小,在5～10mm内达
2、到最大值。在不形成指状熔深时,这3个参数对焊缝熔深影响不大。采用I形坡口会出现底部未熔合,调节这3个参数不能消除未熔合现象。关键词:窄间隙焊;双丝焊;焊缝成形赵博文章编号:0253-360X(2008)06-0081-04中图分类号:TG444文献标识码:A0序言1试验方法随着现代工业和国防装备的发展,厚板、超厚板焊接结构的应用愈来愈广泛,传统自动焊接方法普遍采用大坡口多层多道MAG焊或埋弧焊1,2,最大的缺点就是由于厚板坡口面积的急剧加大导致了焊接工程量成倍增加,生产效率低。与传统焊接方法相比,窄间隙MAG焊可以大幅度地提高厚
3、板焊接的效率,避免层间清渣,在国内外得到了广泛的应焊接系统为自行设计的双丝窄间隙焊枪配以CLOOS双丝焊接电源,采用UΠI方式双丝交替脉冲,焊丝不弯曲,焊丝和导电杆整体倾斜,交叉指向侧壁,如图1所示。双丝前后间距l(沿焊接方向上的距离)、焊丝与侧壁的夹角以及焊丝沿焊接方向的倾角均可调节。通过改变焊丝与侧壁的夹角调节焊丝与侧壁间距d以及电弧的燃烧位置,但由于焊丝与侧壁的夹角小于2°,不易精确调节,所以试验时用焊丝端部与侧壁的距离d代替焊丝与侧壁的夹角。用3,4。与单丝相比,双丝窄间隙MAG焊,可以进一步提高焊接效率,消除粗丝大电流
4、时形成的指状熔深等缺陷。但是为避免双丝间距很近时电弧间的电磁干扰,现有的双丝窄间隙MAG焊,双丝间距为50～120mm,形成双熔池,相当于一次熔敷两道相互搭接的角焊缝,多应用于小规范领域5,6,不能起到提高焊接效率的目的。Ditschun和Lassaline等人7,8采用交替脉冲进行了双丝共熔池窄间隙MAG焊,发现电弧仍可保持稳定燃烧,且飞溅较少。但之后未见关于双丝共熔池窄间隙MAG焊的进一步研究和应用报道。因而作者采用自行设计的双丝窄间隙焊枪,研究交替脉冲双丝共熔池窄间隙焊接工艺参数对焊缝成形的影响,以推动双丝窄间隙MAG焊在
5、实际工程中的应用,达到进一步提高焊接生产效率的目的。图1焊接过程示意图Fig11Schematicdiagramofweldingprocess试验采用由3块尺寸为400mm×50mm×20mm的Q235钢点焊而成的I形坡口,根部间隙为收稿日期:2007-08-0982焊接学报第29卷10mm,坡口深20mm。焊丝为<1.2mm的H08Mn2Si,保护气为Ar+20%CO2的混合气体,导电嘴到坡口底部的垂直距离为22mm,其工艺参数如表1所示,双丝工艺参数相同。表1Table1焊接工艺参数Weldingparameters送丝速
6、度vfΠ(m·min-1)焊接速度vΠ(mm·min-1)保护气流量qΠ(L·min-1)脉冲频率fΠHz峰值电压UpΠV峰值时间tpΠms基值电流IbΠA10350210342.68050果减弱,从而避免了指状熔深的形成。在焊丝与侧壁间距为2.5mm时表面下凹最大,继续减小间距则电弧不能稳定燃烧,焊缝成形不良。2焊缝成形的考察参数窄间隙焊缝除了要求表面成形美观、焊缝与侧壁过渡圆滑、无咬边、裂纹和未熔合外,主要考察侧壁熔深、焊缝熔深和表面下凹3个量,如图2所示。研究表明,当窄间隙焊缝成形系数Φ(熔宽Π熔深)大于1.2时,可以防止
7、焊接热裂纹的产生3,4,而只有焊缝表面呈凹形面时才能有效地避免层间未熔合。所以较大的侧壁熔深和表面下凹,以及较小的焊缝熔深对焊接过程是有利的。注:沿焊接方向倾角均为零,双丝前后间距为5mm图3不同焊丝与侧壁间距的焊缝截面形貌Fig13Weldcross2sectionpicturesatdifferentspacebetweenwireandedge表2焊丝与侧壁间距对焊缝成形的影响Table2Influenceofspacebetweenwireandedgeonweldformation与侧壁间距dΠmm熔深HΠmm侧壁熔深
8、pΠmm表面下凹hΠmm4.43.510.812.01.11.73.83.42.59.52.14.5图2焊缝成形示意图Fig12Schematicdiagramofweldformation3.2焊丝前后倾角对焊缝成形的影响焊缝尺寸如表3所示,沿焊接方向,双丝不
