药芯焊丝焊接工艺对焊缝力学性能的影响

韩海峰，吕奎清，肖庆华

(铁锚焊接材料股份有限公司，湖北 武汉 430084)

药芯焊丝焊接工艺对焊缝力学性能的影响

韩海峰，吕奎清，肖庆华

(铁锚焊接材料股份有限公司，湖北 武汉 430084)

研究了焊接工艺对力学性能的影响，采用YCJ501－1(φ 1.2 mm)焊丝焊接试板，研究了药芯焊丝的线能量、层(道)间温度对焊缝力学性能，焊丝干伸长度和气体流量对工艺性能的影响。通过试验对比发现，在一定工艺范围内，焊缝金属抗拉强度、屈服强度、低温冲击韧性随线能量的增加而增加，化学成分变化不大；随着层(道)间温度的降低，焊缝金属抗拉强度升高，低温冲击韧性下降。通过工艺性能试验对比，确定了焊接过程中焊丝干伸长度、保护气体流量的最佳值。

线能量；层(道)间温度；焊缝金属力学性能

0 前言

高质量、高效率、高性能和低成本是制造企业生产产品追求的目标。药芯焊丝作为一种有发展前景的焊接材料，在焊接材料中所占的比例已越来越大，它克服了焊条电弧焊不能连续焊接的缺点，焊接效率是焊条电弧的3～5倍，同时又克服了实心焊丝飞溅大、工艺性能差的缺点，并可以通过调整药芯的成分来焊接各类钢材，因此，研究、推广和应用药芯焊丝是提高焊接生产率和焊接质量的重要途径之一[1－2]。但是，在试验和实际中发现，不同的焊接工艺参数对药芯焊丝焊缝力学性能有很大的影响。在此研究了药芯焊丝的线能量、层(道)间温度对焊缝力学性能、焊丝干伸长度以及气体流量对工艺性能的影响，为武汉铁锚焊接材料股份有限公司的产品(YCJ501－1)出厂检验寻求最佳工艺提供依据。

1 试验用焊接材料与试板装配

武汉铁锚焊接材料股份有限公司生产的药芯焊丝 YCJ501－1(Φ 1.2mm)；CO2保护气体，纯度大于等于99.5%；唐山松下KR500型CO2气体保护焊机；B 级板(板厚 20 mm)，坡口 10°。

2 试验方法和条件

试板装配与截取如图1所示。焊接过程中每层焊接两道；焊丝干伸长15～17mm；气体流量18～20L/min。

3 焊接工艺对焊缝力学性能的影响

(1)线能量对焊缝力学性能的影响。

焊接线能量计算

式中 E为焊接线能量(单位：kJ/cm)；U为焊接电压(单位：V)；I为焊接电流(单位：A)；v为焊速(单位：cm/min)。

图1 试板装配与截取示意

焊接线能量集中反映了焊接电流、焊接电压和焊接速度对焊缝金属力学性能的综合影响，是决定焊缝金属力学性能的主要因素。本研究是在焊接速度不变的情况下，通过改变焊接电流、电压来改变焊接线能量，观察不同线能量下焊缝金属力学性能的变化。焊接时施焊参数见表1，焊缝金属的化学成分和力学性能见表2。

表1 施焊参数

表2 焊缝金属化学成分和力学性能

由表1、表2可知，在一定范围内，随着线能量的增加，焊缝金属抗拉强度、屈服强度增加，焊缝金属低温冲击韧性增加，而焊缝金属的化学成分变化不大。

(2)层(道)间温度对焊缝力学性能的影响。

层(道)间温度是决定焊缝冷却速度的另一主要因素。试验主要通过改变不同的层(道)间温度来观察不同温度下的焊缝金属力学性能的变化。焊接时施焊参数见表3，焊缝金属力学性能见表4。

表3 施焊参数

表4 焊缝金属力学性能

由表4可知，随着层(道)间温度的降低，焊缝金属抗拉强度升高，而焊缝金属低温冲击韧性下降。

4 焊丝干伸长度和气体流量对工艺性能的影响

(1)干伸长度的影响。

实际工作中发现：焊丝干伸长度太大，电弧不稳，飞溅过大；焊丝干伸长度太短，电弧过短，飞溅易堵导电嘴，使气体保护不良，焊缝易产生气孔。根据经验得出：干伸长度＝焊丝直径×(10～15)mm。

(2)气体流量的选择。

气体流量的不足将使填充金属过渡和焊缝金属保护不良，从而引起焊缝氧化和产生气孔。气体流量过大可能造成紊流，并可能与空气混合，对焊缝质量的影响与气体流量不足的情况是一样的。试验表明，药芯焊丝所需保护气体流量为18～20 L/min比较适宜，具体情况视焊接电流稍微做变动。

5 结论

(1)在一定的范围内，焊缝金属抗拉强度、屈服强度、焊缝金属低温冲击韧性随线能量的增加而增加，而焊缝金属的化学成分变化不大。

(2)随层(道)间温度的降低，焊缝金属抗拉强度升高，而焊缝金属低温冲击韧性下降。

(3)根据经验得，焊丝干伸长度＝焊丝直径×(10～15)mm。

(4)药芯焊丝在焊接过程中所需保护气体流量18～20 L/min 为宜。

Study on influence of welding process on FCW properties

HAN Hai-feng，LU Kui-qing，XIAO Qing-hua
(Wuhan Temo Welding Consumables Co.，Ltd.，Wuhan 430084，China)

This paper studied the influence of welding process for mechanical properties，which adopted FCJ501－1(φ 1.2 mm)flux－cored wire to weld the test plate，and studied the heat input，layers interpass temperature of the flux－cored wire，to the influence of welding process performance，such as welding seam mechanics，wire extension，and gas shielded flow.The comparative analysis of experiments showed that the tensile strength，yield strength，low temperature impact toughness of welding metal inceased，while the heat input increased，and chemical components of welding metalchangedalittle.Andthetensilestrength，yieldstrenght，lowtemperatureimpacttoughnessofweldingmetal reduced，while layer interpass temperature reduced.And though the comparative analysis of experiments，defined the optimal value for wire extension of flux－cored wire，gas shield flow.

DSP；DC Driving；PWM；IGBT

TG422.3

A

1001－2303(2011)03－0095－02

2009－06－26；

2010－11－20

韩海峰(1977—)，男，黑龙江人，工程师，学士，主要从事焊接材料的研发工作。