薄带钢的手工钨极氩弧焊焊接试验.doc

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1、薄带钢的手工钨极氩弧焊焊接试验摘要手工钨极氩弧焊是目前薄带钢连续生产中处理断带的主要手段之一，由于焊接接头质量较难控制，常发生焊后的二次断带，严重影响连续机组的生产。为测试、评价手工钨极氩弧焊方法焊接薄带钢的焊接质量，模拟现场焊接方法制备焊接试样，对焊接接头的形貌、组织、性能进行观察、测试，探讨了焊后二次断带的原因，为生产现场异常断带的的手工焊接质量控制提供参考。关键词薄带钢手工钨极氩弧焊焊接接头在薄带钢连续生产中，前后带钢头尾的焊接采用自动焊接，应用较多的是窄搭接缝焊[1~2]。断带是薄带钢连续生产中面临的难题，由于断带位置不固

2、定，手工钨极氩弧焊是目前生产中处理断带、实现带钢恢复连接的主要手段之一。手工钨极氩弧焊焊接0.18~0.3mm的薄带钢的难度高，容易穿孔、搭接不良、波浪变形，采用断续焊的方法也无法完全避免上述缺陷，焊缝成形、接头质量无法与自动窄搭接焊缝相比，焊接接头区域再次断带的情况比较普遍，如何避免薄带钢手工焊接后的二次断带是生产上比较关注的问题。为测试、评价用手工钨极氩弧焊方法焊接薄带钢的焊接质量，模拟现场焊接方法制备焊接试样，对焊接接头的形貌、组织、性能进行观察、测试，探讨了焊后二次断带的原因，为生产现场异常断带的的手工焊接质量控制提供参考

3、。1试验方法带钢试样的化学成分见表1。手工钨极氩弧焊使用WSM-200脉冲弧焊电源焊接。厚度为0.181mm的薄带钢剪切成200mm×120mm尺寸的试板，搭接接头焊缝高度为1~1.5mm。搭接接头采用2种形式，第一种是单焊缝连续焊接，焊接参数与生产现场相同，采用Ø1mmTIG-50碳钢填充焊丝，焊接电流20~25A，焊接速度150~200mm/min；第二种是双焊缝断续焊接，焊接参数基本不变，焊接接头的表面形貌如图1。将单焊缝连续焊接试样、双焊缝断续焊接试样加工成带双肩的窄矩形试样，如图2，拉伸方向与焊缝成形方向垂直。拉伸试验设

4、备为INSTRON5582型10吨电子拉伸试验机。用表面抛光的Ф20mm钢管作弯曲芯模，剪切成20mm×200mm的条状焊接试样绕弯曲芯模反复180°弯曲，使焊缝和热影响区母材反复受张应力和压应力，模拟生产线上的带钢连续绕各辊子反复弯曲穿带的工况，记录试样开裂时的弯曲次数。金相试样尺寸20mm×10mm，用Axiophot2显微镜观察焊缝横截面。表1带钢试样的化学成分（质量百分数%）CSiMnPSAl0.0350.0090.1930.0080.0080.05图1双焊缝断续搭接焊的焊接接头形貌a单焊缝连续焊接试样b双焊缝断续焊接试样

5、图2焊接接头拉伸试样2、试验结果分析讨论2.1、拉伸结果厚度0.18mm的薄带钢在生产线上运行需承受最大约100MPa的张力。薄带钢焊接接头试样拉伸结果见表2，手工钨极氩弧焊连续焊试样a-1、a-2、b-1、b-2的拉伸断口在母材热影响区处，焊接接头的极限强度达到413~434MPa之间；手工钨极氩弧焊断续焊焊接试样c-1、c-2、d-1、d-2的拉伸断口在母材热影响区处，焊接接头的极限强度达到400~419MPa之间。断口都位于母材或热影响区处说明该处是焊接接头的薄弱环节。采用焊接接头的极限强度都满足生产线带钢的张力要求。从焊接

6、接头外观形貌看，薄带钢焊接后的试样都有明显波浪变形，由于采用填丝焊接，焊缝余高较高，高度1~1.5mm，因此焊接接头在波浪变形区、焊缝余高处存在应力集中区。应力集中区对焊接接头的受力分布有很大影响。采用宽板拉伸试验，由于焊接变形引起的受力更不均匀，起始开裂位置在焊接接头变形区，如图3。实际连续机组上手工焊接薄带钢时，波浪变形更加严重，带钢宽度、长度方向的急峻度偏高，局部受拉应力的焊接热影响区承受带钢宽度方向的几乎全部张力，譬如，当带钢承受轧向9000N的张力，板宽1000mm方向均匀受力时的应力为50MPa，而由于波浪变形和应力集

7、中使板宽方向先受力的区域宽度仅100mm时，优先受力的区域实际承受的应力为500MPa，超过上述焊接接头的极限载荷，因此，该区域成为起始开裂位置，并在穿带过程中反复弯曲、扩展，导致断带。因此，焊接波浪变形是手工氩弧焊焊接薄带钢二次断带的重要原因之一。表2焊接接头试样拉伸结果编号厚度a(mm)宽度b(mm)极限载荷F(KN)极限强度Rm(MPa)备注a-10.181151.178434母材热影响区处开裂a-20.181151.122413母材热影响区处开裂b-10.181151.163428.母材热影响区处开裂b-20.181151

8、.137419母材热影响区处开裂c-10.181302.280419母材热影响区处开裂c-20.181302.170400母材热影响区处开裂d-10.181302.170400母材热影响区处开裂d-20.181302.240413母材热影响区处开裂