复合冷丝埋弧焊焊接工艺评定

针对乙字钢中梁埋弧焊对接接头的质量要求严格，组对间隙大，组焊时易出现未焊透、焊接缺陷较多这一实际问题，焊接时需采用堆焊的方式，焊接尺寸偏下限，不但会造成焊接材料、人力的浪费，而且焊接质量难以保证。经调研，为更好地解决此类问题，引进冷丝埋弧焊机，以获得优质高效的焊缝为目的，采取一定的工艺方法和技术措施，保证在接头质量的前提下取得最大的经济效益为原则。本试验对该设备进行焊接工艺评定，以确定是单丝焊还是多丝焊，根据工件厚度和埋弧焊工艺特点等因素进行坡口设计与准备，并根据获得良好的焊缝外形和内在质量的要求，确定了最佳的工艺参数，确保了焊接质量。



1.试验内容

NO.1.1

试验材料

试验选用母材为Q450NQRI钢，尺寸为350mmx150mmx12mm，其化学成分见表1。

选用TH550-NQ-Ⅲ焊丝，其规格为4mm，焊剂:SJ101。

对TH550-NQ-Ⅲ焊丝进行复验，其化学成分见表2，力学性能见表3。



NO.1.2

试验设备

本试验采用某公司生产的复合冷丝埋弧焊机。

NO.1.3

试验方法

1.3.1接头形式及焊接顺序

对组对间隙分别为4，6mm的试板采用填双丝的方式进行焊接试验，其接头形式及焊接顺序如图1所示。



埋弧焊接头主要根据焊件厚度、材质和埋弧焊工艺特点考虑进行设计，对于碳钢和低合金钢埋弧焊接头的坡口是根据标准GBT985.2—2008《埋弧焊推荐坡口》选用。据埋弧焊熔深深的特点，采用留一定的间隙且背面采用某种形式的衬垫，单面单道焊厚度可达到12mm，随着间隙加大，针对乙字钢中梁埋弧煤对接接头间隙4-6mm的加大，一次可焊厚度也随之增加。

1.3.2焊接工艺参数

试验所采用的双丝焊焊接工艺参数见表4。



2.试验结果及分析

NO.2.1

试验结果



从图2宏观特征中可以看出，焊缝成形良好，焊缝表面规则平整，表面无裂纹、气孔，并对每个试板机械加工7个试样，其中6个为冲击试样（3个焊缝、3个热影响区)，1个为拉伸试棒。

冲击试验结果见表5



《铁道货车用高强钢耐大气腐蚀热轧310乙字钢技术条件》中的规定见表6。

NO.2.2

结果分析

由表6可以看出，高强钢耐大气腐蚀热轧310乙字钢-40℃冲击吸收功≥24J，结合表5，可以判断对接间隙4mm的焊缝冲击值达到要求，而6mm间隙的焊缝冲击值≤27J，未达到要求，说明埋弧焊机不适用6mm间隙。但是从热影响区看出，4，6mm间隙的试样均出现打不断这种情况，说明热输入偏大，焊接热影响区的晶粒粗大，组织硬化，影响金属塑性，导致其塑性降低，从而易形成裂纹并易于扩展。

针对4mm间风出现热影响区打不断，热影响区硬度偏高这种情况，通过改变填丝方式以及改变焊接工艺参数，以降低热影响区硬度。为此笔者进行了3组试验，具体参数见表7



采用表7参数所焊焊缝的宏观特征如图3所示，从图3中可以看出焊缝成形良好，表面无裂纹、气孔。并对对接间隙4mm的焊缝进行了力学试能试验，其结果见表8。



由表8中的试验结果可以看出，无填丝、填单丝和填双丝这3种方式,其焊缝、热影响区冲击吸收功符合表3要求，且无填丝、填单丝和填双丝接头的抗拉强度都达到要求。对3种方式的试验结果进行对比分析可知，填单丝方式优于无填丝和填双丝的。



3.结论

(1)复合冷丝埋弧焊机可实现乙字钢组对间隙为4mm的对接焊接。

(2）采用填单丝的方式优于无填丝和填双丝的方式。

(3）该焊接合适的工艺参数为焊接电流547A，电弧电压33V，焊接速度30.8cm/min，背面焊接电流547A。