钢缆式焊丝埋弧焊工艺试验

朱达新 唐菊萍

江阴中等专业学校 江苏江阴 214400

1 试验背景

钢缆式焊丝是一种新型焊材,由六根外围焊丝围绕一根中心焊丝绞合而成,具有大熔深、高效率、节能、焊接设备简单、操作方便、接头质量稳定可靠等突出优点,因此极具工业推广价值。

试验使用的焊丝分别为φ5.0 mm CHW-S3埋弧单芯焊丝、φ5.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝、φ6.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝,焊剂型号为CHF101。埋弧焊设备采用林肯DC-1000整流弧焊机。使用的焊接母材为Q345C低合金钢,外形尺寸为500 mm×150 mm×25 mm。焊接件坡口形式如图1所示。通过应用三种不同规格的焊丝进行埋弧焊对比试验,以期得到钢缆式焊丝在应用方面的强大优势。

图1 焊接件坡口形式

2 性能分析

通过焊接试验,得到φ5.0 mm CHW-S3埋弧焊单芯焊丝,φ5.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝、φ6.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝合适的焊接工艺参数范围,以获得较好的焊缝成形和接头性能。

埋弧焊电弧电压范围差别较小,但不同焊接电流对焊接速度要求差别较大。在设置较大焊接电流时,为了防止母材过烧,需要设置较快的焊接速度,以减小焊接线能量,确保较好的焊接性。在设置较小焊接电流时,焊接过程中为保证足够的热输入量能熔化母材,需要设定相对较小的焊接速度,以获得良好的可焊性。在焊丝直径方面,由于两种试验的钢缆式焊丝直径存在差异,焊接时,φ6.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝需要更大的焊接热输入量,才能保证焊接过程的稳定可靠。因此,在相等电弧电压和焊接速度的情况下,需要设置较大的焊接电流,才能保证足够的热输入量。通过试验,两种钢缆式焊丝埋弧焊的工艺参数见表1。

表1 钢缆式焊丝埋孤焊工艺参数

对经钢缆式焊丝埋弧焊焊接后的试件进行无损检测及性能试验,对焊缝外观及探伤检测,并进行焊接接头的拉伸试样和冲击断口试样分析,焊缝表面无微小裂纹产生,焊缝内部无缺陷,拉伸断口有明显的缩颈,断口为韧性断裂,焊缝符合工艺要求,焊接接头性能良好。

3 能效分析

对钢缆式焊丝进行能耗对比试验,按照相同的焊接参数进行焊接工艺对比,所采用的焊剂型号为CHF101,焊接参数及焊接试验结果见表2。

表2 能耗对比试验参数与结果

通过对比,得出不同焊接电流下的熔敷速度和耗电量,分别如图2、图3所示。

图2 不同焊接电流下熔敷速度

图3 不同焊接电流下耗电量

对不同焊接电流下的熔敷速度和耗电量进行比较,可以得出以下能效分析结论:钢缆式焊丝埋弧焊的熔敷速度大于单芯焊丝埋弧焊,能耗则低于单芯焊丝埋弧焊。

通过使用φ5.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝和φ6.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝对厚25 mm的Q345C钢板进行埋弧焊对比试验,得出了如下结论:φ5.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝在焊接电流为270～900 A,电弧电压为30～40 V,焊接速度为18～42 m/h的情况下,可以获得焊缝成形良好的焊接接头;φ6.0 mm KWL-H10Mn2钢缆式焊丝在焊接电流为380～1 050 A,电弧电压为32～40 V,焊接速度为18～48 m/h的情况下,可以获得焊缝成形良好的焊接接头。

4 结束语

试验表明,在同样规格、相同焊接电流的条件下,钢缆式焊丝埋弧焊的熔敷速度大于单芯焊丝埋弧焊的熔敷速度,熔敷效率得到提升;在同样规格、相同焊接电流的条件下,钢缆式焊丝埋弧焊的能耗低于单芯焊丝埋弧焊的能耗。在焊接电流为600 A,电弧电压为30 V,焊接速度为25 m/h的条件下,每吨钢缆式焊丝用电量比单芯焊丝节约21.7%。在焊接电流为500 A,电弧电压为30 V,焊接速度为27 m/h的条件下,每吨钢缆式焊丝用电量比单芯焊丝节约29.9%。综合比较后确认,钢缆式焊丝具有高效节能特性,值得推广应用。