浅谈MIG焊接工艺研究.docx

1浅谈焊接工艺研究王潇上海交通大学材料科学与工程学院上海摘要目前融化极惰性气体保护焊接技术已经日趋成熟各种自动化的焊接设备也相继孕育而生宝钢特钢有限公司冷轧厂目前拥有三台焊机为美国公司生产的型号分别应用于冷轧厂拼卷连续退火酸洗三条产线可焊接厚宽度的不锈钢卷本文主要对基本焊接工艺参数进行分析并对焊接操作过程中的注意事项进行归类以达到优化焊接工艺提高员工操作水平的目的关键词焊接工艺熔池任何一种焊接都表现为能量的作用电弧焊的能量源是焊接电流在焊接中对被焊件起到热和力的作用是被焊件熔化并形成焊缝的前提一熔化极惰性气体保护焊焊接工艺介绍熔化极惰性气体保护焊是采用电弧作为热源熔化连续送进的焊丝和母材金属在气体保护下形成熔池和焊缝的焊接方法在焊接时保护气体从焊枪喷嘴中不断连续的喷出覆盖在电弧熔滴熔池及焊丝组成的焊接区的外围形成局部气体保护层机械地将空气与焊接区隔绝从而保证焊接的稳定性并获得质量优良的焊缝2熔化极惰性气体保护焊设备包括焊枪焊接电源保护气供气系统送丝机构焊枪冷却系统等部分电源的一级接在工件上另一段接在焊枪的导电嘴上冷轧厂使用的型号焊机使用直流反接法它将焊枪和焊丝作为阳极机架底座和支撑铜棒作为阴极一般情况下焊丝接阴极的熔化速度高于焊丝接阳极时的熔化速度但是焊丝接阴极时电弧不稳定熔滴过渡不规则且焊缝成形不良所以绝大部分情况下焊接要求焊丝接阳极这时电弧稳定但是焊丝熔化速度较低焊接通常不用交流电主要原因是电流过零时电弧熄灭电弧难以再引燃且焊丝为阴极的半波电弧不稳定送丝机构将焊丝从焊丝盘中拉出并送入焊枪在焊丝经过焊枪时通过与导电嘴的接触而带电并与工件间形成电弧用控制系统来供给和停止保护气体和冷却水控制焊接电源的启动和停止以及按要求控制送丝速度冷轧厂所使用的弧焊机设备主要包括以下部分焊机机架主体机架上包括出入口机械侧导起对中带头带尾的作用一个圆盘滚剪将带头带尾切齐使之平行一对出如口夹钳将带头带尾夹紧固定为焊接做准备焊接小车焊接小车由丝杆控制带动焊枪移动完成焊接过程小车上有送丝机构在焊接时焊丝送入焊枪焊接电源该焊机采用直流恒压电源保证焊接过程中电压稳定辅助设备一个水冷却设备用来冷却焊枪一个保护气供3气系统目前焊枪采用的混合气体一主要焊接工艺参数焊接电流和电压见图首先应根据所焊材料选择所需要的焊丝规格一般来说焊丝成分与母才越接近越好若其他参数不变焊接电流与送丝速度成递增关系即在给定的焊丝直径下增大送丝速度焊接电流也会随之增加同样的送丝速度直径大的焊丝将会产生更大的电流焊丝直径一定时焊接电流送丝速度的选择与熔滴过渡类型有关电流较小时熔滴为滴状过渡若电弧电压过低则为短路过渡滴状过渡时飞溅较大焊接过程不稳定而短路过渡时电弧功率较小一般用于薄板焊接当电流超过一个临界电流时熔滴为喷射过渡喷射过渡是生产中采用最广泛的过渡形式要获得稳定的喷射过渡焊接电流还必须小于使焊缝起皱的临界电流以保证稳定的焊接过程和焊接质量焊接电流一定时焊接电压应该与焊接电流相匹配以避免气孔咬边飞溅等缺陷焊接速度单道焊的焊接速度是焊枪沿接头中心线方向的相对移动速度在其他条件不变时熔身随焊速增大而增大并有一个最大值焊速减小时单位长度上填充金属的熔敷量增加熔池体积增大由于这时电弧直接接触的只是液态熔池金属固态母材金属的熔化是靠液态金属的导热作用实现的故熔深减小熔宽增加焊接速度过高单位长度上电弧传给母材的热量显著降低母材的熔化速度减慢4随着焊速的提高熔深和熔宽均减小焊接速度过高可能产生咬边母材和焊缝金属交界处的凹下沟槽称为咬边咬边会因应力集中产生裂纹应尽可能消除自动焊接时随着焊接速度的增大从喷嘴喷出的保护气体因受前方静止空气的阻碍作用会产生变形和弯曲焊速越快气流变形弯曲愈严重以致可能使焊丝末端电弧以及熔池的一部分越出保护区而暴露在空气中从而恶化了保护效果为此通过改善喷嘴结构及增大流量等措施来保证高速焊接时的气体保护作用气体流量通常保护气氛为在中加入可用于碳钢不锈钢等高合金和高强度钢的焊接其最大优点是克服了纯保护焊接不锈钢时存在的液体金属黏度大表面张力大而易产生气孔焊缝金属润湿性差易产生咬边阴极斑点飘移而产生电弧不稳等缺点焊接不锈钢等高合金钢以及强度较高的钢时的含量应该控制在用于焊接碳钢和低合金钢时得含量可达到我厂焊接所使用的保护气体保护气体从喷嘴喷出有两种情况较厚的层流和接近于紊流的较薄层流前者有较大的有效保护范围和较好的保护作用因此为了得到层流的保护气流加强保护效果需采用结构设计合理的焊枪和合适的气体流量气体流量过大或者过小都会造成紊流由于焊对熔池的保护要求较高如果保护不良焊缝表面便会起皱纹通常喷嘴的孔径为左右气体流量为焊丝选择熔化极惰性气体保护电弧焊使用的焊丝成5分通常情况下应与母材的成分接近同时焊丝应具有良好的焊接工艺性并能保证良好的接头性能熔化极惰性气体保护电弧焊使用的焊丝直径一般在我厂焊接不锈钢主要使用成分为的焊丝对于厚度以下的材料采用的焊丝较好但是考虑到市场原因仍用规格代替目前使用的情况尚可焊丝直径越小焊丝的表面积与体积的比值越大即焊丝加工过程中进入焊丝表面上的拔丝剂油或者其他的杂质相对较多这些杂质可能引起气孔裂纹等缺陷因此焊丝使用前必须经过严格的清理间隙间隙也是影响焊缝成形的一个重要因素理想的焊缝形状应该是母材与焊丝熔合完好正反面有充分的余高且无任何缺陷一个良好的焊缝间隙既不能过大也不能过小间隙过大会造成焊缝正面塌陷边部未焊牢间隙过小会造成焊丝不能充分熔合背面余高不够通常情况下两块材料之间的间隙应该与板厚以及所使用的焊丝直径有关冷轧厂关于间隙设定的基准为板厚的而对于厚度为以下的钢卷可采用零间隙进行焊接二焊接注意事项和焊缝常见缺陷焊接注意事项焊前要做好准备工作检查保护气体是否充足且流动正常检查导电嘴是否完好有无破损如导电嘴损坏需及时更换更换焊丝后需检查送丝蒂是否顺畅一只手按动送丝按钮另一只手紧抓焊丝如果手指不能阻止焊丝往下说明6送丝良好否则检查送丝滚轮是否紧固焊接前应手动控制焊枪检查焊枪是否在间隙中心如果不在间隙中心应调整焊枪上的螺丝使其对中焊接时观察焊枪运行应戴好防护面罩做好保护措施防止被弧光烧伤常见的焊缝缺陷可能出现的缺陷及处理方法未焊透形貌焊缝下部无余高产生原因焊缝间隙偏小焊枪高度过高焊接参数与带钢规格不符使用单枪焊接过程中带钢受热变形导致焊缝间隙偏小处理措施焊接前测量焊缝间隙根据实测值调整焊缝间隙设定值调整焊枪高度以喷嘴至带钢的距离为准不小于且不得超过根据实测的带钢厚度选择焊接参数根据未焊透部位增大焊机一侧焊缝间隙未熔合形貌焊缝下部存在肉眼可见边部缝隙产生原因焊枪位置偏离焊接间隙焊枪导电嘴孔径变大焊缝间隙偏小处理措施调整焊枪位置对准焊接间隙偏向系列一侧更换焊枪导电嘴焊接前测量焊缝间隙根据实测值调整焊缝间隙设定值跳焊形貌焊缝上部熔宽不齐产生原因带钢表面存在异物如油污等送丝不畅处理措施取出带钢表面异物更换焊枪导电嘴或调整送丝盘三冷轧厂几种典型钢种的焊接工艺奥氏体不锈钢见表7镍基合金见表试样规格热轧固溶态厚度为典型的基耐蚀合金由于其含量较多因此相对于同规格的焊接所需要的电流更加高些其焊接参数如下焊丝焊丝保护气体见表钛见表试样规格热轧固溶态厚度焊接钛板采用的焊丝也必须为钛因为钛的弹性比较大其弹性模量只有不锈钢的一半因此焊接钛时可将速度适当放慢焊接时熔池表面容易吸入等元素对接头影响很大尤其是能够使材料的冲击韧性下降形成氢脆因此焊接时需要保护气体充分其焊接参数如下焊丝保护气体见表焊接后焊缝呈银白色说明焊缝表面情况比较好保护气体充分进行拉伸实验焊缝强度为超过了国家标准观察焊缝金相组织发现焊缝中有细小的气孔导致的原因可能为焊接速度8过快或者保护气不良由于采购的钛焊丝为国产手工盘丝因此焊接时送丝不是很直也可能造成焊缝存在气孔后续将对存在的问题进行跟踪对部分参数进行调整以优化焊接工艺四结束语综上所述通过实验我们可以得出以下结论因为焊机为自动化焊接因此焊接前需要保证机械性能和精度良好焊接前需要检查气体送丝等是否良好焊接后按标准检查焊缝外观不同钢种的焊接需采用不同的焊丝理论上焊丝的成分与母材越接近越好材料间的间隙理论上为母材厚度的冷轧厂焊机良好的焊接速度应根据厚板保持在参考文献吴志生杨立军李志勇等现代电弧焊接方法及设备北京化学工业出版社何德孚焊接与连接工程学导论上海上海交通大学出版社陈云祥焊接工艺北京机械工业出版社试验报告宝山钢铁股份有限公司分析测试中心