焊机不锈钢药芯焊丝焊接工艺试验研究

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1、金属结构车间金属结构车间是沈阳水泵股份有限公司焊接工艺技术归口单位。设有焊接工艺研究室和焊接工艺技术室，主要负责：全公司新产品、新工艺、新材料工艺研究及科研攻关。重点产品、军工、核电产品的焊接工艺评定。新产品焊接工艺文件编制及焊接标准制定。焊接质量培训及焊接工人技术培训及资格取证等。全公司各车间及分厂焊接技术服务及金属结构车间技术质量归口，数控下料编程。多年来，在公司及总师办的领导下，各部门的支持和配合下，焊接工艺技术工作取得了突出的成绩，为水泵产品的焊接做出了重大贡献！研究报告课题名称：CO2焊机不锈钢药芯焊丝焊接工艺试验研究负

2、责单位：金属结构车间课题负责人：王润军、吴天笑起止时间：2005.1~2005.10CO2焊机不锈钢药芯焊丝焊接工艺试验研究一.课题来源二.试验方案论证及确定三.焊接试件检测项目及依据四.试验及检测结果试验五.结果分析及结论课题来源近几年来随着机械行业经济迅速发展，我公司产品定货量逐年成倍增长，以手工电弧焊为主已远远满足不了我公司焊接产品生产的需要。采用气体保护焊焊接将大大提高生产效率、降低成本和改善劳动条件，逐步采用气体保护焊取代手工电弧焊势在必行，尤其我公司有相当部分产品为奥氏体不锈钢焊接和碳钢表面堆焊不锈钢焊层。近年来药芯焊

3、丝气体保护焊焊接不锈钢已在我国的造船、汽车、机械制造等行业中逐步得到推广应用并取得了满意的效果，但是这种焊接技术在泵类行业中尚未得到应用。因此我们针对产品技术和质量要求，对药芯焊丝气体保护焊焊接奥氏体不锈钢和碳钢表面堆焊进行焊接工艺研究，意在为产品生产提供可靠的理论依据和合理的焊接工艺，从而使我公司产品质量得到进一步改善，生产效率提高、生产成本降低，为泵类产品的焊接作出更大的贡献。返回试验方案论证及确定本试验研究试验针对我公司奥氏体不锈钢结构件焊接和低碳钢表面堆焊不锈钢所进行的，试验研究参照ASME标准进行。对接焊接试板及堆焊试板

4、的确定焊接材料选择焊接工艺及规范的确定热处理规范选择及确定对接焊接试板及堆焊试板的确定按ASME第九卷QW—202.2规定对接焊接试板评定厚度的范围应当满足产品所用母材和熔敷焊缝金属的厚度范围。按QW—451的规定，试板厚度选用25mm评定结果在5～50mm内有效，能够满足我公司不锈钢结构件焊接的厚度范围。按其所要作试验试样的数量及尺寸确定试板尺寸为415×150×25mm。其试板尺寸及坡口型式见图1。并选择6组试板采用两种保护气体和不同的工艺规范进行焊接试验。对接焊接试板及堆焊试板的确定按QW—214.1、QW—453和QW—4

5、62.5规定的试件尺寸、评定范围、实验和取样的要求，选用的堆焊试板尺寸为250×250×30mm，评定后母材评定的公称厚度为：25～最大厚度不限，能够满足我公司堆焊产品的厚度范围。试件堆焊表面型式及尺寸见图2。试件的化学成份是焊接工艺规程（WPS）的重要变素，为了保证试验与产品的一至性，焊接试件采用与产品相同的化学成份的板材，即对接试板选择为1Cr18Ni9Ti材料，按国家标准（GB4237-84）规定1Cr18Ni9Ti化学成份及力学性能见表1、2。堆焊试板材料为Q235，按国家标准（GB700-79）规定Q235化学成份表3。

6、图1：图2表1、2、3焊接材料选择药芯焊丝气体保护焊焊接材料的选择是比较重要的，它包括焊丝和气体，而且焊丝中药芯的成分与保护气体是相对应的。对于对接试板，我们选择同材质的E347T1-1（AWS标准）药芯焊丝，这样焊接时不存在熔合区化学成份稀释和碳迁移问题，热膨胀系数相近，产生的焊接应力比较小，在焊接过程中不会产生裂纹。焊丝化学成份见表4。从目前的标准和资料中可以知道，气体的选用都是按不同的焊丝药芯的分类推荐采用纯CO2气体或Ar-CO2/O2的混合气体。按焊丝标准中的推荐，E347T1-1保护气应采用纯CO2气体。但我们也了解到

7、对于该类别的焊丝有采用混合气体作为保护气的，因此我们为了进行对比试验，在选用气体时还选择了Ar-CO2混合气体。焊接材料选择对于Q235堆焊工艺研究我们采用E309LT1-1/-4药芯焊丝，该焊接材料为超低碳、高铬、高镍化学成份，降低了熔合区和过渡层化学成份稀释和碳迁移，从而保证了堆焊层的化学成份和耐腐蚀性能。按E309LT1-1/-4标准推荐，可以选用CO2气体和Ar-CO2混合气体做为保护气体。但考虑我们的实际应用，试验时选用CO2气体做保护气。焊丝化学成份见表5。表4、5焊接工艺及规范的确定1Cr18Ni9Ti为奥氏体不锈钢

8、。试件焊接时应采用小的线能量，控制层间温度。为选择正确的焊接工艺参数，我们选用了三组不同的参数做试验。为了防止晶间腐蚀及热裂纹的产生，层间温度控制在170℃以下，采用多层多道焊，在1G水平位置焊接。焊接试验采用直流电源，极性为EN，焊丝规格为φ1.