摘要:近年来,社会发展迅速,我国的焊接行业的发展也有了显著的发展。据统计,40%~50%的钢铁材料需要经过制订严格的焊接工艺焊接后才能投入使用,因此金属材料的焊接性是一项非常重要的性能。“十三五”期间,国家出台了一系列基建政策,使得工程机械行业的竞争日趋激烈。工程机械产品主要应用材料是高强钢,其材料性能直接关系到整个工程机械产品的性能。但是高强钢在应用时最薄弱的环节是焊接接头的性能,其性能的好坏制约着高强钢的总体性能。在焊接热循环作用下,材料的组织越细,则长大的趋势越明显,有可能损害其韧性;同时由于碳当量的升高,导致钢材焊接性变差,对焊接工艺的要求会更加严格,热影响区组织和韧性恶化倾向也会相应增加,特别是接近熔合线附近的热影响区粗晶区往往成为焊件韧性薄弱区。
关键词:不同焊接;工艺参数;焊缝组织;影响
1.焊接电流对焊缝质量的影响
焊接电流,是指焊接时流经焊条、焊丝的回路电流。它是焊接的重要参数,对焊接质量和成型有极大影响。
1.1焊接电流过小
则不易起弧、易息弧、电弧不稳定、熔深不足,焊道窄余高大,容易造成未焊透、夹渣、焊瘤和冷裂纹等问题。
1.2焊接电流过大
则焊缝熔深大,焊道宽余高大,容易造成烧穿、咬边、夹钨、气孔、热裂纹等缺陷,且增加了金属飞溅导致浪费,还会导致焊缝及热影响区金属晶粒粗大(热脆化),影响物理性能。
1.3焊接效率
一般情况下,在保证焊接质量的前提下尽可能采用较大电流。采用较细的焊条,应选择较小的焊接电流;采用直径较粗的焊条,应选择较大的焊接电流,以供给熔化焊条所需之热量。为了获得合理的焊接电流,焊接前必须做焊接工艺评定。焊接电流的确定,应结合焊接的类型、母材性质、焊条焊丝牌号、电压、焊速等因素综合确定,最好经过工艺试验,焊接结构的焊缝尺寸不符合要求时,将直接影响焊接接头的质量:尺寸过小的焊缝,使焊接接头强度降低;尺寸过大的焊缝,不仅浪费焊接材料,还会增加焊件的变形;塌陷量过大的焊缝使接头强度降低;余高过大的焊缝,造成应力集中,减弱结构的工作性能。
2.导致焊接变形因素分析
2.1焊接方式的影响研究
通常,影响焊接变形的许多因素中,焊接方法的影响相对较大,并且由于焊接过程中不同焊接方法发出的热量不同,因此接头变形程度也不同。目前,我国焊接工艺呈现出焊接方式和手段多样化的趋势,焊接出现了严重的变形问题,后续操作也出现了问题。因此,为了有效地解决焊接变形对焊接变形的影响,在执行焊接操作之前,相关工作人员必须明确具体的焊接工艺手段,以便考虑焊接的本质并有效控制焊接变形问题。
2.2焊接参数
焊接参数通常包括焊接电流、弧、应力等,直接影响焊接工艺中的焊接变形。焊接过程中焊接顺序和焊接方法发生变化,焊接技术人员可以根据实际情况进行调整。同样,您也可以调整焊接参数。焊接时的实际电流相对于焊接温度,典型的焊接中心温度为2000°c,中间拱柱温度为5000°c,负极点区域温度为1300~2500°c。焊接操作的缺省值直接限制焊接的某些操作。默认值的主要目的是防止焊缝在焊接过程中变形或过载。零件焊接必须精确控制焊接电流,而过小的焊接电流可能直接影响焊接质量。
2.3焊接顺序先后
焊接过程中,工作人员必须合理控制焊接顺序,焊接顺序出现问题可能会导致零部件接收的应力问题,应力过大可能会导致影响最终质量的严重变形。因此,为了避免变形问题的有效发生,工人必须严格按照规范过程和顺序工作,不同组件的焊接顺序相当不同,因此在实际焊接过程中,工人必须最小化出现焊接变形问题的概率,以确保后续工作顺利进行,并有效地确保焊接产品的质量水平。
3.焊接工艺参数对焊接质量的影响优化
3.1焊接电流优化
当其他条件不变,只增大焊接电流时,不仅焊缝的熔深会增大,余宽也会随之增大,而熔宽则不会产生太大的变化。引起这样变化的原因有四点:
1)当电流增大时,工件上的电弧力和热输入均值随之增大,热源就会出现位置下移的趋势,引起熔深增大。如果这一关系用数学关系式来表示的话,可以说焊接电流和熔深之间是存在正比关系的。
2)当电流增大时,焊丝融化的速度以成比例的速度增加,由于熔宽基本保持不变状态,所以相应的余高也会增加。
3)当电流增大后,弧柱的直径也会随之增加,电弧潜入工件的深度增大,导致电弧斑点的可移动范围遭到了极大的限制,所以熔宽是处于不变化的。
4)当其他条件不变时,只增加电流也就增加了热输入量,加深熔深。
3.2焊接电压
电弧电压随弧长的变化而变化。当电弧电压出现一定程度的增长时,电弧功率也会随之增大,焊接工件所承受的热输入就会有所增加。热输入的增加引起弧长的拉长,分布半径增大,就会出现熔宽明显增大而熔深只是略微减小的情况。由于熔宽增大,焊丝的熔化量会出现少量的减少,从而导致余高的减小。
焊接电压增大时,焊接材料的融合比也会增大。主要原因是焊接电压对熔深、材料成型、焊接材料的稀释率等方面有一定的影响。在其他条件不发生变化的情况下,增加焊接电压,材料的热输入量就会随之增加,热量的增加引起材料稀释率的增加。需要注意的是,当焊接电压增加过多时,焊接电流值就会变得不稳定,无法掌控,此时电弧会不稳定,引起焊接时溅渣量的大量增多,带来安全问题。不仅如此,电弧不稳定还会造成空气的进入,就会形成夹渣等问题。但是电压过低也不行。电压过低会导致焊丝粘连焊接材料,并且会使焊接过程不稳定,不易操作,并且极易出现焊瘤等问题。因此,根据实践检验,通常情况下要控制弧长不能超过焊条直径。
3.3焊接速度
当其他条件不发生变化时,焊接速度的增加会引起材料的热输入量降低,进一步引起熔深、熔宽和余高的减少。需要注意的问题有:当焊接速度过快时,过强的电弧力会将已经熔化的金属材料猛烈甩至材料尾部,在短时间内迅速凝固,这时熔化金属未能均匀地分布在焊缝的宽度上,会导致咬边不能完全融合;但是如果焊接速度过慢,也会引起材料漫溢的问题。因此,合适的焊接速度能够保证焊接质量,促进焊接生产率的提高。可以采用双丝焊或者多焊弧技术防止以上问题的出现。
实践中通常为了提高生产率而增加焊接速度,但是也要同时保证焊缝的质量和尺寸满足生产的需求。我们发现焊接速度、焊接电流、焊接电压三者之间是相互联系的,所以会采取相应提高焊接电流和焊接电压的措施来解决速度增加,质量降低的问题。
结语
综上所述,选择合适的焊接工艺参数,对提高焊接质量和提高生产效率是十分重要的。虽然焊接缺陷是不可避免的,但如果采用了合理的焊接工艺参数,可以减少焊接缺陷的发生,提高焊接质量。不同的焊接方法和焊接条件需要采取不同的焊接工艺参数。所以在生产过程中,工艺技术人员必须根据实际工况调整出合理的焊接工艺参数。
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