细丝双弧埋弧焊的材料工艺选择及调整

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1、细丝双弧埋弧焊的材料工艺选择及调整

2、第1...第1：周友龙，王元良，胡久富（西南交通大学材料科学与工程学院，四川成都610031）摘要：简述了细丝双弧埋弧焊接方法的原理和持点，测定了该方法不同参数焊接时的熔化系数和熔敷系数，得出了焊缝截面与焊接电流的回归方程，研究并解决了不同的焊接参数与材料匹配的焊接接头关于强韧匹配方面的问题。关键词：细丝双弧埋弧焊；熔敷系数；回归方程；强韧匹配中图分类号：M文献标识码：B1细丝双弧埋弧焊的原理及特点　　细丝双弧埋弧焊的原理如图1所示。根据两根焊丝间距的不同，其方法有共熔池法和分离电弧（即不共熔池）法两种，两者均可提高生产率。前者特别适合焊丝掺合金堆焊

3、或焊接合金钢；后者能起前弧预热、后弧填丝及后热作用，以达到堆焊或焊接合金钢不出裂纹和改善接头性能的目的。后者早在上世纪50年代初前苏联就用于不预热堆焊。m的14MnNb钢时不预热来见裂纹。甚至采用合理的材料和工艺匹配不预热焊接24mm厚的D6AC超高强钢（强度1350MPa，成分与45CrNiMo相近）时也未见裂纹。　　（3）接头力学性能好：细丝双弧埋弧焊双弧前后串列，焊丝间距为25€€35mm，这样可造成有利的窄长温度场和双峰循环，可以降低熔池的最高温度，减少过热程度和热影响区宽度，提高热影响区韧性，还增加熔池冷却时的t8/5和t8/3，前者可改善焊缝组织性能，后者可减小裂纹倾向、另

4、外前焊丝起预热和打底作用，后焊丝起调整成分和后热作用，由此可见，细丝双弧埋弧焊是改善焊接接头性能的好方法。　　（4）焊接熔合比较小：由于细丝双弧埋弧焊每个电弧电流比粗丝焊接时小，熔深减小，其熔敷金属量与熔化母材之比要比单丝埋弧焊大得多，因此熔会比小，可为控制焊缝成分、减小焊接高碳钢和合金钢的裂纹倾向，改善焊缝性质创造条件。2双丝焊的熔化系数及熔敷系数的测定　　一般情况下，手工焊及粗丝自动焊的熔化系数及熔敷系数各自的变化范围不大，而细丝自动焊由干电流变化范围宽，加上电阻热的作用，熔化系数及熔敷系数的变化大，所以熔化系数及熔敷系数的确定就成为选定焊接工艺的基础。为此采用日本材料SM49OC

5、（相当14MnNb）与H08MnE焊丝＋SJ1O1焊剂匹配，测定了2mm双丝埋弧焊的熔化系数及熔缴系数（由总电流及总熔敷计算），并由此计算出了相应的损耗率。试验结果如表1所示。由表1可以看出，焊接电流越大，熔化系数及熔敷系数越大，与其它的资料[1]介绍的焊接方法（如图2）相比较，其熔化系数只略低于药芯焊丝CO2焊。3电流与熔化系数和焊丝熔化量与熔敷截面的关系　　电流与熔化系数和焊丝熔化量与熔敷截面的关系可由表1试验结果计算出不同焊接工艺参数时的熔敷截面FH（表2）。由此看出，焊接电流越大，熔化系数及熔敷系数越大，焊丝熔化量越大，另外，一定的焊丝熔化量在一定焊接速度下所形成的熔敷截面也就

6、越大。4船形焊角焊缝的参数选择　　单丝焊船形焊角焊缝已有一些参考数据的介绍，双丝双弧焊的参数选择还无资料可查。根据前面的熔化系数与熔敷截面的关系做出初步选择并与现有资料进行比较，见表3。　　由表3可以看出，在所选参数范围内，双丝焊有可能满足无坡口角接更大尺寸一次成形的要求。而且用于5mm粗丝，小的电流和同样的速度或用同样的电流、较快的速度也可达到同样的焊脚尺寸。5焊接工艺的调整　　对不同焊接参数计算的由熔敷系数计算熔敷截面和由焊缝截面实测的熔敷截面进行比较（表4）。可以看出两者大体相近，一般偏小的多，因此根据计算选出的焊接参数试验后还要做适度调整。另外由于熔敷系数计算熔敷截面规律性较强

7、，采用线性回归的方法可得出下列公式，相关系数均在0.99以上，由此可在选定电流和焊接速度后求出焊缝熔敷截面，也可根据焊脚尺寸或坡口形式计算出焊缝熔敷截面（FH）、焊接速度（vH）和焊接电流（IH）。由实测的焊缝熔敷截面得出的回归公式，相关系数只在0.95左右，但总体仍与计算熔敷截面得出的相近，故不推荐。vH1＝1Om／h时：FH1＝0.0025IH1－0.48（1）vH2＝15m／h时：FH2＝0.0016IH2－0.18（2）vH3＝20m／h时：FH3＝0.0011IH3－0.13（3）vH4＝24m／h时：FH4＝0.0010IH4－0.12（4）6焊接接头的性能　　焊接接头性能

8、主要由母材和焊接材料成分确定，在母材和焊接材料成分一定的情况下，焊接参数对焊接接头性能的影响很大，这时焊缝成分由熔合比γ确定，γ又与焊接参数有关。在焊缝成分一定的情况下，仅与焊缝的冷却速度（由板厚、接头形式、焊接方法和工艺参数确定）有关。而热影响区的性能则主要由母材成分确定，在母材成分一定的情况下，则由t8/5来确定。6.1焊接参数对焊接接头各区硬度的影响　　不同焊接参数的焊接接头各区硬度试验结果见表5。由3-1－3-4比较：除母材外的各区硬度