单电源双丝埋弧焊工艺参数对焊缝成型的影响

王小龙　刘博　张敏

摘 要：单电源双丝埋弧焊具有焊接速度快、低热输入、熔深相对较大等优点，在薄板拼板中得到广泛应用。本文通过采用不同电流、不同电压、不同速度进行堆焊试验，并测量相应焊接参数下的熔深、余高、焊缝宽度数据，应用OriginLab软件对数据进行线性拟合，得到焊接参数与熔深、余高、焊宽的拟合线以及拟合公式。经过分析得知：电流对熔深、余高影响最大，电流增加则熔深、余高显著增大，而速度、电压对熔深、余高基本无影响；电流、电压增加会增大焊宽，其中电流影响较大、电压影响较小，而速度增加则会减少焊宽。

关键词：单电源双丝埋弧焊；焊接参数；熔深；余高；焊缝宽度

中图分类号：U671.8 文献标识码：A

Abstract： Due to the advantage of fast welding speed， low heat input and relatively large depth of penetration， the single-power double-wire submerged arc welding is widely used in sheet welding. This paper adopts the different current， voltage and welding speed for the building-up， measures the penetration， reinforcement and weld width and makes liner fitting of data with the software OriginLab to get fitting line of welding parameters and penetration， reinforcement and weld width and fitting formula. By analyzing the fitting line and fitting formula， it concludes that the current has the greatest influence on penetration and reinforcement， welding speed and voltage have no influence on them； the current and the voltage will increase the weld width， the welding speed will reduce the weld width.

Key words： Single-power double-wire submerged arc welding； Welding parameters； Penetration； Reinforcement； Weld width

1 前言

隨着船舶行业的发展，埋弧自动焊接设备的种类也日渐增多，如：多电源串列双丝埋弧焊、单电源并列双丝埋弧焊、多丝单面埋弧焊等。在船舶薄板拼板建造中，单电源双丝埋弧焊作为一种新型埋弧焊焊接方式，因其具有焊接速度快、低热输入、熔深相对较大等优点，得到了较为广泛的应用。本文制定一系列焊接试验方案，并对试验结果进行分析，得出焊接工艺参数与焊缝成型（熔深、余高、焊缝宽度）之间的关系，为单电源双丝埋弧焊的应用提供技术支持。

2 试验方案

本试验采用额定电流为1 250 A的直流埋弧焊电源，焊丝采用2*ф1.6 mm。试验方案采用不同的电流、电压、速度在1000*100*10 mm板条中心进行堆焊，然后做宏观金相，根据图1所示测量熔深E、焊缝宽度W、余高h，将不同方案的焊接参数以及相应的熔深E、焊缝宽度W、余高h，通过OriginLab软件线性拟合并得出相应的拟合公式。

3 试验参数及试验结果

（1）方案一

采用8组不同的焊接电流，匹配相同的焊接电压（33V）、焊接速度（95 cm/min）进行焊接，通过对焊缝金相测量，得出不同焊接电流时的熔深、余高、焊宽数据。

（2）方案二

采用8组不同的焊接电流，匹配相同的焊接电压（35V）、焊接速度（95 cm/min）进行焊接，通过对焊缝金相测量，得出不同焊接电流时的熔深、余高、焊宽数据。

（3）方案三

采用8组不同的焊接电流，匹配相同的焊接电压（37V）、焊接速度（95 cm/min）进行焊接，通过对焊缝金相测量，得出不同焊接电流时的熔深、余高、焊宽数据。

（4）方案四

采用8组不同的焊接速度，匹配相同的焊接电流（850 A）、焊接电压（35 V）进行焊接，通过对焊缝金相测量，得出不同焊接速度时的熔深、余高、焊宽数据。

4 焊接参数与熔深、余高、焊宽的数据拟合

4.1 熔深数据拟合

（1）对方案一中焊接电流、熔深数据进行拟合，得出焊接电流与熔深的拟合线（见图2），并得出拟合公式：

E=0.7/100*I （1）

（2）对方案一、二、三中焊接电压、熔深数据进行拟合，得出焊接电压与熔深的拟合线（见图3），并得出拟合公式：

E=0.14*U （2）

（3）对方案四中焊接速度、熔深数据拟合，得出焊接速度与熔深的拟合线（见图4），可见熔深为定值。

4.2 余高数据拟合

（1）对方案一中焊接电流、余高数据进行拟合，得出焊接电流与余高的拟合线（见图5），并得出拟合公式：

h=0.4/100*I （3）

（2）对方案一、二、三中焊接电压、余高数据进行拟合，得出焊接电压与余高的拟合线（见图6），并得出拟合公式：

h=4.9-0.06*U （4）

（3）应用Origin数据拟合软件对方案四中焊接速度、余高数据进行拟合，得出焊接速度与余高的拟合线（见图7），并得出拟合公式：

h=3.0+5.8/10 000*S （5）

4.3 焊缝宽度数据拟合结果

5 试验结果分析

（1）通过对拟合公式（1）、（2）及图4分析得知：电流对于熔深的影响最大，每增加100 A熔深增加0.70 mm；电压对熔深影响很小，每增加1 V，熔深增加0.14 mm，由于电压调节范围小，所以可忽略不计；速度对于熔深基本上没有影响；

（2）通过对拟合公式（3）、（4）、（5）分析得知：电流对于余高的影响最大，每增大100 A，余高增加0.4 mm；电压、速度对于余高影响很小；

（3）通过对拟合公式（6）、（7）、（8）分析得知：电流、电压对焊缝宽度起到增大作用，其中电流影响较为明显，每增大100 A，焊缝宽度增大1.2 mm；速度起到减小作用，每增大10 cm/min速度焊缝宽度减小1.4 mm。

6 结语

通过上述分析单电源双丝埋弧焊在不同电流、不同电压、不同速度时的熔深、余高、焊宽数据，得到以下结论：

（1）电流对焊缝熔深的影响最大，电流每提升100 A熔深增加0.70 mm；电压、速度对熔深影响很小，基本可忽略不计；

（2）电流对余高的影响最大，每增大100 A余高增加0.4 mm；电压、速度对于余高影响很小，基本可忽略不计；

（3）电流对焊缝宽度影响较明显，电流每增大100 A焊缝宽度增大1.2 mm；电压增大也能提高焊缝宽度，但相对于电流的影响较小；而速度对于焊缝宽度起到减小作用，每增大10 cm/min速度焊缝宽度减小1.4 mm。endprint