朱達新 唐菊萍

江陰中等專業(yè)學(xué)校 江蘇江陰 214400

1 試驗背景

鋼纜式焊絲是一種新型焊材,由六根外圍焊絲圍繞一根中心焊絲絞合而成,具有大熔深、高效率、節(jié)能、焊接設(shè)備簡單、操作方便、接頭質(zhì)量穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點,因此極具工業(yè)推廣價值。

試驗使用的焊絲分別為φ5.0 mm CHW-S3埋弧單芯焊絲、φ5.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲、φ6.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲,焊劑型號為CHF101。埋弧焊設(shè)備采用林肯DC-1000整流弧焊機。使用的焊接母材為Q345C低合金鋼,外形尺寸為500 mm×150 mm×25 mm。焊接件坡口形式如圖1所示。通過應(yīng)用三種不同規(guī)格的焊絲進行埋弧焊對比試驗,以期得到鋼纜式焊絲在應(yīng)用方面的強大優(yōu)勢。

圖1 焊接件坡口形式

2 性能分析

通過焊接試驗,得到φ5.0 mm CHW-S3埋弧焊單芯焊絲,φ5.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲、φ6.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲合適的焊接工藝參數(shù)范圍,以獲得較好的焊縫成形和接頭性能。

埋弧焊電弧電壓范圍差別較小,但不同焊接電流對焊接速度要求差別較大。在設(shè)置較大焊接電流時,為了防止母材過燒,需要設(shè)置較快的焊接速度,以減小焊接線能量,確保較好的焊接性。在設(shè)置較小焊接電流時,焊接過程中為保證足夠的熱輸入量能熔化母材,需要設(shè)定相對較小的焊接速度,以獲得良好的可焊性。在焊絲直徑方面,由于兩種試驗的鋼纜式焊絲直徑存在差異,焊接時,φ6.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲需要更大的焊接熱輸入量,才能保證焊接過程的穩(wěn)定可靠。因此,在相等電弧電壓和焊接速度的情況下,需要設(shè)置較大的焊接電流,才能保證足夠的熱輸入量。通過試驗,兩種鋼纜式焊絲埋弧焊的工藝參數(shù)見表1。

表1 鋼纜式焊絲埋孤焊工藝參數(shù)

對經(jīng)鋼纜式焊絲埋弧焊焊接后的試件進行無損檢測及性能試驗,對焊縫外觀及探傷檢測,并進行焊接接頭的拉伸試樣和沖擊斷口試樣分析,焊縫表面無微小裂紋產(chǎn)生,焊縫內(nèi)部無缺陷,拉伸斷口有明顯的縮頸,斷口為韌性斷裂,焊縫符合工藝要求,焊接接頭性能良好。

3 能效分析

對鋼纜式焊絲進行能耗對比試驗,按照相同的焊接參數(shù)進行焊接工藝對比,所采用的焊劑型號為CHF101,焊接參數(shù)及焊接試驗結(jié)果見表2。

表2 能耗對比試驗參數(shù)與結(jié)果

通過對比,得出不同焊接電流下的熔敷速度和耗電量,分別如圖2、圖3所示。

圖2 不同焊接電流下熔敷速度

圖3 不同焊接電流下耗電量

對不同焊接電流下的熔敷速度和耗電量進行比較,可以得出以下能效分析結(jié)論:鋼纜式焊絲埋弧焊的熔敷速度大于單芯焊絲埋弧焊,能耗則低于單芯焊絲埋弧焊。

通過使用φ5.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲和φ6.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲對厚25 mm的Q345C鋼板進行埋弧焊對比試驗,得出了如下結(jié)論:φ5.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲在焊接電流為270～900 A,電弧電壓為30～40 V,焊接速度為18～42 m/h的情況下,可以獲得焊縫成形良好的焊接接頭;φ6.0 mm KWL-H10Mn2鋼纜式焊絲在焊接電流為380～1 050 A,電弧電壓為32～40 V,焊接速度為18～48 m/h的情況下,可以獲得焊縫成形良好的焊接接頭。

4 結(jié)束語

試驗表明,在同樣規(guī)格、相同焊接電流的條件下,鋼纜式焊絲埋弧焊的熔敷速度大于單芯焊絲埋弧焊的熔敷速度,熔敷效率得到提升;在同樣規(guī)格、相同焊接電流的條件下,鋼纜式焊絲埋弧焊的能耗低于單芯焊絲埋弧焊的能耗。在焊接電流為600 A,電弧電壓為30 V,焊接速度為25 m/h的條件下,每噸鋼纜式焊絲用電量比單芯焊絲節(jié)約21.7%。在焊接電流為500 A,電弧電壓為30 V,焊接速度為27 m/h的條件下,每噸鋼纜式焊絲用電量比單芯焊絲節(jié)約29.9%。綜合比較后確認,鋼纜式焊絲具有高效節(jié)能特性,值得推廣應(yīng)用。