郭世敬 張家坤 化三兵

1. 概述

隨著礦用液壓支架強度和噸位要求的提高，對液壓缸的焊縫質量和穩(wěn)定性要求也相應提高，特別是缸底與缸筒處圓周焊縫，焊縫尺寸較大，通常坡口尺寸在20mm以上，此處的焊接質量直接決定了液壓缸的整體性能，所以此處的焊縫是需要進行超聲波探傷以保證焊接質量，但是目前的檢查合格率較低，在40%左右，其中氣孔以及夾渣缺陷是缸筒與缸底焊接最重要的缺陷。本文對氣孔及夾渣缺陷進行總結和分析，并采取措施進行防止。

2. 氣孔及夾渣缺陷產(chǎn)生的原因

目前缸底與缸筒的焊接主要采用富氬氣體保護焊接（90%CO2+10%Ar），雖然焊接速度快，效率高，但是探傷合格率較低，經(jīng)超聲波探傷其主要缺陷為夾渣及氣孔缺陷，圖1為冷加工車開焊縫后發(fā)現(xiàn)的氣孔及夾渣缺陷。

焊接參數(shù)及焊接材料以及氣體純度滿足要求的前提下，富氬氣體保護焊接氣孔產(chǎn)生主要原因：焊接過程中由于氣體保護不到位，熔池混入氣體；焊件清理不干凈，雜質在焊接高溫時產(chǎn)生氣體進入熔池；電弧過長，焊接時保護氣體流量過大或過小，保護效果不好等；冷卻過快，氣體孔來不及逸出焊縫，從而殘留焊縫中形成氣孔。

富氬氣體保護焊接產(chǎn)生夾渣的主要原因：焊件清理不干凈、多層多道焊層間焊渣清理不干凈、焊接過程中熔渣脫落在熔池中等；電弧過長、焊接角度不對、焊層過厚、焊接熱輸入小、焊接速度快等，導致熔池中熔化的雜質未浮出而在熔池中凝固。

3. 氣孔及夾渣缺陷的防止

針對上述富氬氣體保護焊接氣孔產(chǎn)生主要原因，除了確保焊接前清除待焊接位置兩側各20mm左右水分、油污、銹蝕等，還應主要采取以下措施。

（1）選擇合適焊接參數(shù) 焊接參數(shù)是保證焊接質量的關鍵因素，首先要保證電流電壓匹配，焊接速度及每層熔敷厚度合適，才能保證產(chǎn)生的氣體能夠完全從熔池中逸出不會形成氣孔殘留。目前礦用液壓油缸通用的焊接參數(shù)：I=260~300A ，U=27~32V，v=300~400mm/min，同時要保證氣體純度＞99.95%，在此焊接參數(shù)下的液壓缸焊縫的焊接質量完全可以滿足設計要求的力學性能。

（2）選擇合適焊槍噴嘴 礦用大直徑液壓缸，由于缸筒壁厚較大，坡口深度較深時，使通用的焊槍噴嘴的可達性變差，保護效果降低，如圖2a所示，此時焊絲伸出長度過長（20mm以上），電弧過長，使氣體的保護性變差，周圍氣體很容易進入熔池，從而導致氣孔的大量產(chǎn)生。通過對噴嘴的改進，選擇小直徑噴嘴，由圖2b可看出，改進后焊接時噴嘴的可達性明顯提高，干伸長度可以保證在10~15mm，從而可以得到穩(wěn)定電壓，并且能夠達到良好的保護效果，有效防止氣孔的產(chǎn)生。通過噴嘴的改進，后續(xù)探傷氣孔缺陷基本得到解決，大部分焊縫質量都能夠滿足探傷質量要求。

（3）層間道間清渣 缸筒與止夾渣缺陷的產(chǎn)生，必須要對層間道間進行清渣處理，如圖3b所示，每層每道焊接結束之后在下道焊縫焊接之前將殘留焊渣清理干凈，從而保證焊接后沒有焊渣殘余在焊縫內(nèi)形成夾渣。通過層間道間的清渣處理，探傷后夾渣缺陷基本得到解決，大部分能夠滿足探傷質量要求。

圖1 油缸焊接形成的氣孔及夾渣缺陷

圖2 噴嘴改進前后對比

圖3 焊渣及焊渣清理

4. 結語

通過選擇合適的焊接參數(shù)能夠保證焊縫的力學性能和組織性能。通過調整焊槍噴嘴的大小，提高了焊接過程中氣體保護的效果，從而減少外界氣體進入熔池產(chǎn)生氣孔缺陷。通過層間道間的清渣，減少了焊渣在焊縫中的殘留，從而大大降低了夾渣缺陷。通過以上措施，目前液壓缸焊接的一次探傷通過率提高到95%以上。