关于纯镍ni200等离子焊接工艺参数正交试验优化设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com纯镍Ni200等离子焊接工艺参数正交试验优化设计兰州理工大学有色金属新材料省部共建国家重点实验室(730050)王希靖柴廷玺肖军摘要以6mm厚纯镍Ni200为试验材料，采用正交试验设计方法科学地安排试验过程，研究焊接工艺参数与接头抗拉强度之间的关系。研究发现，焊接电流对焊接接头抗拉强度影响最显著，离子气体流量和焊接速度影响次之。通过正交试验设计确定最优工艺规范为：焊接电流200A，焊接速度180ram／rain，离子气体流量3L／min，保护气体流量20～22L／min。最优工艺规范下焊缝成形良好，接头抗拉强度明显升高。试验表明，等离子焊接中厚镍

2、板是一种理想的焊接方法。关键词：纯镍Ni200等离子焊接正交试验拉伸试验中图分类号：TG146．10前言1试验方法纯镍Ni200具有优良的耐蚀性、较高的电真空性试验采用纯镍Ni200(化学成分见表1，力学性能能、电磁控制性能，广泛应用于化工、机械电子、食品等和物理性能见表2)，尺寸为300mmX100ITlmX6mm，方面J。等离子弧具有能量集中、射流速度大、电弧力保护气体选用99．99％纯氩气；焊前对试板待焊区进行强的特性，因而穿孔等离子弧焊接与激光焊、电子束焊机械打磨去除表面氧化层，再用丙酮擦拭，去除油污、接同被归人到高能密度焊J。目前，等离子焊接可以杂质。试验使用一套以PLC

3、作为控制核心的自制小型焊接碳钢、不锈钢、耐热钢、镍及镍合金、钛及钛合金、化等离子弧焊设备进行焊接试验J，采用正交优化设铝及铝合金、镁及镁合金、铸青铜、铝青铜等J。采用计试验法_5J，根据试验结果选取焊接电流、离子气体自行研究的等离子弧焊接设备对厚度为6mm的Ni200表1Ni200的化学成分(质量分数，％)进行对焊试验，通过正交试验设计，研究不同焊接工艺参数对焊接接头力学性能的影响，确定适合6mm厚纯镍板的合理焊接工艺参数。表2Ni200的力学性能、物理性能流量和焊接速度3个因素，每个因素选3个水平。因表3因素水平表素水平如表3所示，每组试验的保护气流量均为16—18L／min。每

4、个参数做3组测抗拉强度并取平均值。焊后根据GB／T2651-2008(焊接接头拉伸试验方法》制定标准拉伸试样，在岛津万能试验机上进行拉伸试验，测量焊接接头的抗拉强度及断后伸长率。收稿日期：2013—09—27基金项目：甘肃省科技支撑计划资助项目(1104GKCA051)。2013年第12期25学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com试验研究r缛掳日皇皇＼＼嘿慧想迥翅18O190200210220230240焊接电流，／A离子气体流量Q／(L·min)焊接速度v／(mm·min)(a)焊接电流与抗拉强度的关系(b)离子气体流量与抗拉强度的关系(c)焊接

5、速度与抗拉强度的关系图3指标一因素趋势图个水平所对应的数值中，第1个水平对应的数值最大，由表5方差分析表看出，F检验结果表明，A，B，C因此对因素C而言，第1个水平是最好的，即c。3个因素对抗拉强度的影响都不显著。产生这种情况3．1．2因子影响指标的主次顺序的原因，可能是由于该试验误差较大并且误差的自由如果只考虑焊接接头抗拉强度这一主要指标，主度比较小，导致检验的灵敏度下降，因而要考察因素的要的3个影响因素焊接电流、离子气体流量、焊接速度显著性不明显。由于各个因素对焊接接头抗拉强度的的极差值分别为R=58．00，R2=51．67，R=33．67。影响都不显著，因此没有必要进行各个因

6、素水平之间说明3个影响因素对接头抗拉强度的影响是不同的，的多重比较。可以直观地从表5中选择平均数大的水极差值尺大说}明了该}因素对指}标的影l响较大J。该试平A，，B，c组合成最优水平组合为AB：c。验中焊接电流舳的；。极加差=8尺∞为58如．00，说∞明=会焊接电流对焊接3．2试验现象及分析接头抗拉强度这一主要指标的影响最大，其次是离子拉伸试验采用万能试验机在室温下进行，加载速气体流量，焊接速度对试验结果的影响最小。度为2mm／min。试验发现不同的工艺组合，接头抗拉综合分析得出结论，各个因素的极差的大小标志强度也有所不同。观察不同强度接头的拉伸断口，发着影响指标的主次，所以该试

7、验中各因素对焊接接头现抗拉强度较差的接头的断口存在大量的气孔，性能抗拉强度影响主次顺序依次为焊接电流、离子气流量、较好的接头断口上气孔较少。出现这一现象主要有以焊接速度。由极差大小顺序排出因素的主次顺序：主下两方面原因：①纯镍的固液相温度区间小，流动性一次(A—BC)。差，液态时易溶解0，CO：等气体，焊接过程快速冷却3．1．3最优焊接工艺的确定凝固过程中，极易出现裂纹，气孔以及晶粒粗大等缺由表4可知，以抗拉强度在各种因素水平所对应陷；②等离子焊接过程中，需要各个参数