高速旋转电弧窄间隙mag焊接技术

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1、高速旋转电弧窄间隙MAG焊接技术韩伟王冲李飞江苏省特种设备安全监督检验研宄院无锡分院摘要：针对现代制造业中大厚板焊接的技术现状，该研宄提出一种高速旋转电弧窄间隙MAG焊接新工艺。该工艺以空心轴电机直接驱动导电杆高速旋转，带动从偏心导电嘴屮送出的焊丝端部的电弧在坡门A高速旋转，以达到改善坡门两侧壁熔透的目的。这种以空心轴电机驱动的旋转电弧窄间隙焊接方法及装置，设计方案新颖，创新性强，焊炬结构简单紧凑，电弧旋转速度和旋转直径调节方便，实用性好，适用于平位置的大厚板窄间隙熔化极气体保护焊接。关键词：高速旋转电弧;焊接技术;现代制造;1技术背景随着焊接结构的大型化，厚板焊接

2、结构件的应用越来越广泛。目前，国内厚壁结构制造中遇到的大厚度板材，多采用埋弧焊、电渣焊和开X型坡口的多层多道焊接工艺，但是前两种工艺在焊接时不可避免的采用大线能量的焊接规范，常常导致焊接接头特别是热影响区严重脆化，很大程度上降低了冲击韧性值，这对于要求高的场合是不允许的;采用多层多道焊，不仅焊接效率低，而且焊接质量也常常难以保证，容易产生夹渣等焊接缺陷。因此，研宄幵发高效、高质量的大厚板焊接新技术是有必要的。在此技术及工艺背景下，本工艺提出丫一种采用高速旋转电弧的窄间隙焊接新工艺，以期解决大厚板高强钢焊接中存在的技术难题，并为推动窄间隙MAG焊接技术在我国现代制造等

3、行业中的推广应用打下基础。2技术原理在大厚板窄间隙焊接过程屮，如何保证坡门两侧壁熔透，得到均匀美观的焊缝成形，是亟待解决的关键问题之一。因此，通过某种方式，使电弧在焊接坡口内作一定范围的摆动或旋转，是十分有必要的。在总结分析和关现有技术的基础上，提出了一种使用空心轴电机驱动的高速旋转电弧窄间隙焊接新技术，其原理如图1所示。旋转机构原理见图1（a）,主要由空心轴电机、碳刷、导电杆和偏心式导电嘴等构成。送丝机构送出的焊丝，通过电机的空心轴和导电杆后，从偏心导电嘴送出。碳刷与焊接电缆相接，同时在压紧弹簧的作用下，与导电杆上的法兰台面保持滑动接触，以实现电缆无缠绕下的焊接馈

4、电。电机直接驱动导电杆和偏心导电嘴运动，并带动焊丝端部的电弧高速旋转（如图1（b）所示）。旋转速度可以在OlOOHz的范围内实时调节，更换不同偏心距的导电嘴可以方便地调整旋转半径的大小，以满足不同场合下的焊接需要。在高速旋转过程中，电弧周期性地接近焊接坡口侧壁，使得电弧热能够有效地向侧壁输送，同时焊接熔池也得到了充分的搅动，加快了液态金属的对流传热。因此，在坡口两侧壁上形成了足够的熔深，同时还可以避免在焊缝底部形成指状熔深，从而提高了焊接的质量。3高速旋转电弧及熔滴过渡行为焊丝不旋转时，电弧形态如阁2所示（阁片之间时间间隔为0.001秒）。这里的燃弧条件为：电弧电流

5、L、.=300A，电弧电压U=32V，以下同。从图中可以看出，电弧呈锥形，熔滴过渡形式是稳定的轴向射流过渡。电弧较集中，热量主要集中在坡口中部，熔滴受等离子流力等力的强制作用，脱离焊丝端部，并以较高加速度沿焊丝轴向射向熔池，导致高温金属溶液集屮于坡门屮心，造成指状熔深（参见阁2a），而坡口两侧受热较少，熔池流动性较差，因此侧壁熔合常常难以保证，在坡口侧壁与焊道接合处易出现未熔合缺陷。焊丝电机寻电嘴焊缝母材送丝机衫电刷导电杆(a)机构原理图1新型高速旋转电弧窄间隙焊接原理下载原图当电弧以50Hz和100Hz高速旋转时，电弧的形态分别如阁3和阁4所示(阁片之间时间间隔为

6、0.001秒)。电弧呈钟罩状，而且电弧极性斑点较大，占满整个焊丝端面;随着电弧的高速旋转，电弧按照一定的频率在坡口两侧壁之间运动，避免了电弧热在坡U中心区域的聚集，从而增加了侧壁的熔透，并且有效地防止了指状熔深的出现，随着电弧旋转速度增加，这种特征变得更加明显。另外，由于旋转离心力的作用，熔滴不再沿焊丝轴向运动，而是向坡门两侧方向呈非轴向过渡。当焊丝旋转到离侧壁最近端时，如图3a、h所示，电弧可以直接对侧壁进行加热;同时，由于电弧对熔池的搅拌作用，使得熔池中液态金属在侧壁处产生堆积，有利于侧壁的熔合。当旋转速度达到100Hz吋，苏电弧形态如图4所示，由于旋转速度的增

7、大，电弧对熔池的搅拌作用也更加强烈，熔池表面弯曲程度增加，由此形成的焊缝表面也出现了较大的弯曲（参见阁2d）。4焊接接头力学性能结果与分析焊接接头经超声波、X光检测后显示无缺陷，在此基础上，取样制成了如图5的接头宏观照片。从照片上可以清晰地看出，无论是窄间隙坡口还是X型坡口，采用高速旋转电弧工艺焊接的焊缝成型均匀美观，未见未焊透、气孔、夹渣等宏观缺陷。lOtiun图5焊接接头宏观照片下载原图5结论本文针对国内舰船制造等行业中大厚板焊接的技术现状，提出了一种高速旋转电弧窄间隙MAG焊接新技术。得出了如不一些主要结论：（1）采用优化的焊接工艺参数，在模拟工厂生产条件