薄板小变形MAG焊焊接工艺研究.doc

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1、造船技术ShipbuildingTechnology制作：大船重工科技部情报室 日期：2005年7月7日 来源：《船舶高效焊接》2005.6.薄板小变形MAG焊焊接工艺研究我国从50年代初从前苏联引进了水面舰艇的制造技术，作为水面舰艇的关键制造技术之一的焊接技术主要是采用手工电弧焊、埋弧半自动焊、自动焊这些工艺方法。由于工艺方法的局限性，造成了舰艇在制造过程中存在焊接变形大，舰艇性能差，线型差，外观不美等一系列缺点，不但影响舰艇的机动性能（增加水阻和风阻），而且经火工矫正，增加建造周期，降低钢板的力学性能和耐蚀性，影响舰船寿命。在国外，如美国、俄

2、罗斯等国，在建造大型水面舰艇时，普遍采用高强度薄板船体钢材，从而使舰艇的自身重量减轻，提高了舰艇的战斗力，具有航速快的优点。然而由于板厚的减薄也带来了薄板焊接变形的控制难题。在国外这些先进国家均采取专用的焊接工装及装配夹具，同时大胆采用气体保护焊接工艺新技术，甚至不惜成本采用激光焊接舰体薄板结构，加拿大采用T.I.M.E.焊接方法焊接HY80钢制造潜艇，最终控制了焊接变形，达到了舰艇的设计要求。薄板的焊接变形控制技术是焊接领域的技术难题之一，其与材料、焊接工艺、焊接方法等因素有关。焊接变形的多样性、焊接变形的多因素交互作用导致了控制焊接变形技术的

3、复杂性和相互制约作用。采用小变形MAG焊焊接工艺进行薄板焊接利用该工艺大电流、高速、高效，热输入小的特点开展薄板结构的小变形MAG焊接技术研究，提高建造质量，缩短制造周期，延长服役寿命具有重要的意义。1、试验方法、设备和试验材料焊接方法采用小变形MAG焊；设备采用自行研制的T.I.M.E.焊焊接系统；焊接电流为190-~300A，焊接电压28~32V，焊接速度为0.4~1.6m／min，送丝速度为36m／min，保护气体为Ar、C02、02的三元保护气体，气体流量为20L／min，焊丝干伸长为22mm；母材为4×300×125mm的普碳钢钢板，焊

4、丝为JW-57实芯焊丝，接头形式为对接试板，单面焊双面成形。焊接前后对试板进行测量，得出试板纵向挠曲变形和角变形的数据。通过本文的研究得出角变形和纵向挠曲变形量在±6mm时合适的焊接工艺参数。2、试验结果2.1焊接电流对变形的影响在焊接速度(0.8m／min)、间隙(1.5mm)和电压(30~31V)不变的条件下研究焊接电流对焊接角变形和纵向挠曲变形的影响规律，试验结果见图1。由图可知，焊接电流在230~260A时可控制薄板焊接角变形和纵向挠曲变形值在适当的范围内。图1焊接电流对薄板焊接角变形和纵向挠曲变形的影响FIG.1Effectsofthe

5、weldingcurrentontheangulardeformationanddeflectiondeformation2.2焊接速度对变形的影响在焊接电流(240A)、间隙(1.5mm)和焊接电压(29~31V)不变的条件下，焊接速度对薄板角变形和纵向挠曲变形的影响规律，试验结果见图2。由图2可知，在所选的焊接速度范围内，薄板焊接角变形和纵向挠曲变形值都在±6mm范围内，在焊接电流和焊接电压不变的情况下，焊接速度增加，焊接热输入降低，焊接变形减小，最大焊接速度受焊缝成形制约，试验结果表明，对于焊接电流240~260A、电压28~31V时，合适

6、的焊接速度是0.8~1.4m／min。2.3焊接热输入对薄板焊接变形的影响在间隙(1.5mm)不变的条件下，焊接热输入对薄板焊接角变形和纵向挠曲变形的影响规律，试验结果见图3。由图3可见，薄板焊接纵向挠曲变形对焊接热输入很敏感，要获得小的纵向挠曲变形，应选用小焊接热输入，避免过大的焊接热输入引起严重的焊接变形。图2焊接速度对薄板焊接角变形和纵向挠曲变形的影响FIG.2Effectsoftheweldingvelocityontheangulardeformationanddeflectiondeformation图3焊接热输入对薄板焊接角变形和纵

7、向挠曲变形的影响FIG.3Effectsoftheheatinputontheangulardeformationanddeflectiondeformation2.4焊接间隙对焊接变形的影响在焊接电流(270~280A)、焊接速度(1.5m／min)、焊接电压(30~31V)不变的情况下，间隙对薄板焊接角变形和纵向挠曲变形的影响规律，试验结果见图4。由图4可见，间隙对焊接变形的影响也很大，因为间隙的大小影响焊缝截面沿板厚方向的位置，从而影响焊接变形，但是间隙和变形量之间有一个匹配关系，即间隙在2~3mm之间，可控制角变形量在-1~+Imm之间，

8、纵向挠曲变形在-0.5~4mm之间；间隙大小还要考虑对焊缝成形的影响。图4焊接间隙对薄板焊接角变形和纵向挠曲变形的影响FIG.4Effe