82B盘条焊接接头拉拔断裂影响因素分析

李 伟,李国田

(九江职业技术学院,江西 九江 332007)

82B盘条焊接接头拉拔断裂影响因素分析

李 伟,李国田

(九江职业技术学院,江西 九江 332007)

根据82B盘条拉拔断裂的现象分析原因,接头焊接质量主要取决于焊接工艺、回火工艺、钳口与接头端面的清洁度，从焊接操作过程和回火工艺分析接头质量下降原因,阐述造成拉拔断丝的原因。

高碳盘条； 电阻对焊 ；断裂

高碳钢盘条主要用于预应力钢丝钢绞线的生产,目前广泛应用的高规格预应力混凝土(PC)钢绞线一般是通过连续6次以上的拉拔,将钢丝直径由Φ13mm减径至Φ6mm后捻制成形，为了保证生产过程的连续性，需将单捆盘条端头电阻对接后拉拔。在钢丝拉拔的过程中，主要断裂点基本集中于盘条焊接接头部位，而拉拔断丝后需脱模重接，耗时很长(约1～2h),严重降低了拉丝机的生产效率，增加了生产成本[1-2]。

1 试验过程

本文以国内某厂生产的直径为Φ13.0mm的SWRH82BCr高碳钢盘条为研究对象，其化学成分如表1所示。

表1 SWRH82BCr盘条成分

试验中采用UNJ-A31-45型电阻焊机,先检查盘条试样、焊机夹具的表面质量，打磨盘条端面并使之对齐,顶锻焊接挤出高温时产生的金属杂物，检查接头焊花质量后磨平，再采用相应回火工艺改善局部组织。盘条对接工艺流程：盘条与焊机钳口清理→盘条端部处理→顶锻对焊→焊后直接回火→焊花磨削→高温回火[3]。

通过现场采集并研究焊接区的拉拔失效断口,结合盘条对接的过程，分析82B盘条焊接接头拉拔断裂影响因素后可以看出,焊接工艺、焊后回火工艺、夹持端的接触、盘条表面处理效果是盘条焊接接头拉拔效果的主要影响因素。通过反复试验改进盘条对接工艺与焊后回火工艺，提高组织性能,改良夹持端与盘条表面的接触效果，提高线材的通条性能,充分发挥出钢绞线性能潜力，降低拉拔断丝率。

2 试验结果与分析

82BCr盘条组织为索氏体,原始抗拉强度≥1150MPa,断面缩率≥35%,盘条焊接后其接头的性能如表1所示。盘条焊接后，接头的抗拉强度约为母材的80%，断面收缩率为47.8%，抗拉强度下降，但接头的韧性参数优于母材，在后续拉拔、捻制生产工序中不易断裂。

表1 焊接接头性能

3 焊接接头性能影响因素分析

3.1 焊接工艺

高碳盘条通电焊接时,如图1所示，材料的端面上生成大量的高温氧化物,随着接头顶锻成形,一旦未能完全挤出氧化物，其将被动地残留于焊接区近表面处,后续拉拔成形时极易断丝，接头变形行为决定了氧化物的挤出效果。因此,应依据焊接盘条的直径，优化设置焊接时的顶锻压力、钳口距离、夹紧力等参数,得出最佳的变形量,在发挥盘条端头性能潜力的基础上完全挤出高温氧化物。

图1 对焊操作

3.2 焊后回火工艺

焊接接头受高温热循环的影响，组织晶界处易积聚长大碳化物，增加组织局部晶粒度，且随着快速冷却形成脆性组织，必须对焊接区域进行延伸部位的回火处理，改善焊接接头及热影响区的组织，如图2所示。但是回火温度区间范围很小，当回火时温度过高,将导致局部组织过热或过烧；当焊接区域回火温度过高,晶粒度增加,材料的韧性下降明显,受载时在晶界处优先形成裂纹源,导致拉丝断裂。文献指出[4]，为了提高热处理的效果，可以采用多次回温方式，或者高温回火加1～3段回温的过程，延长冷却时间，可以显著地降低接头的脆性。

图2 焊后回火

3.3 焊机钳口与盘条表面清理

盘条对焊是利用接头部位瞬间通电发热并附加挤压变形，因此为保证通电效果的稳定性，使得盘条对接过程中电流密度保持一致，需要经常检查接触导电部位；通常需对盘条端部20cm左右的表层磷化膜进行清理，用砂纸打磨并露出金属光泽。如图3所示，盘条接头试样对比，下面的接头清洁度不够，焊接受热不均，一旦盘条表面清洁度不够，该处润滑不良，拉拔成形时极易使钢丝表面出现横裂纹。应重视盘条端部的接头准备工作，焊接时避免润滑层的多余损失,对焊接部位的表面进行后续改性处理,改善其摩擦性能,才能避免这样的拉拔断丝现象，如涂刷涂皂化剂等润滑材料[5]。

图3 接头试样对比

焊接与回火过程的电流密度受到铜钳口表面清洁度的影响,在焊机长期使用与加热高温作用下，焊接钳口和热处理钳口表面吸附大量的盘条表层磷化膜，如图4所示，导致钳口通电效果不佳，使盘条后续拉拔出现接头断丝。这是由于焊接接头电弧损伤部位的应力集中，且该部位焊接后温度梯度大,快速冷却后极易生成脆性的马氏体组织。因此钳口清洁度非常重要，为了避免这种损伤断裂行为，需定期清理钳口，保持其导电性能。

图4 钳口磷化膜示意

4 结论

综合分析实验结果可以得出，盘条焊接接头部位拉拔断丝的主要原因是：接头部位的高温氧化物夹杂残留与表面、焊后回火温度偏高和钳口等端面接触不良。因此,需改善焊接操作工序,选择合适的焊接顶锻间距和回火操作工艺,减少接头组织中的第二相析出，可提高焊接接头的综合力学性能；同时,改善焊机钳口的清洁度，提高盘条焊接接头的润滑性,避免拉拔表面产生横向裂纹。

[1] 魏效玲.基于正交试验设计的多指标优化方法研究[J].河北工程大学学报(自然科学版)，2010 27(3)：95-98.

[2] 杨 辉.高碳钢盘条电阻对焊质量的影响因素分析[J].热加工工艺,2012 41(17)：134-138.

[3] 李 斌.82B盘条拉拔断裂及原因分析[J].金属制品,2006 32(3):11-15.

[4] 王鸿利.盘条焊接操作方法的改进[J].金属制品,2013 39(3):25-29.

[5] 罗 卫.大规格高碳盘条焊接断裂原因分析[J].金属制品,2004 30(2):31-33.

(本文文献格式：李 伟,李国田.82B盘条焊接接头拉拔断裂影响因素分析[J].山东化工，2016，45(24)：102-103.)

实现精制棉制备纤维素的规模化粉碎生产并有效集尘

浙江力普精棉粉碎成套生产线的研究及产业化列入科技计划

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浙江力普咨询热线：13806745288、13606577969 传真：0575-83152666； 力普网站：www.zjleap.com； E-mail:zjleap@163.Com

2016-11-27

李 伟(1981—)，江西九江人，硕士，讲师，主要研究方向：焊接技术、机械工程。

TG356

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